ФТПРПИ №4, 2024. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.3
РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И РЕШЕНИЕ АКТУАЛЬНЫХ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД В ИНСТИТУТЕ ГОРНОГО ДЕЛА СО РАН
С. В. Лавриков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: lvk64@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Настоящая статья посвящена отмеченному 8 февраля 2024 г. двойному юбилею — 300-летию Российской академии наук и 80-летию Института горного дела им. Н. А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук. Приводится краткий обзор работ и научных результатов, полученных сотрудниками ИГД СО РАН за последние 10 – 15 лет в области математического моделирования и численного решения актуальных задач геомеханики.
Горная порода, выработка, математическая модель, численный алгоритм, краевая задача, программный комплекс, распределение напряжений
DOI: 10.15372/FTPRPI20240401
EDN: FSJQRG
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Heim A. Mechanismus der Gebirgsbildung im Anschluss an die geologische, Monographie der Toedi-Windgaellen-Gruppe, Bäle, 1878. — 368 p.
2. Динник А. Н. О давлении горных пород и расчет крепи круглой шахты // Инж. работник. — 1925. — № 7. — С. 1 – 12.
3. Курленя М. В., Попов С. Н. Теоретические основы определения напряжений в горных породах. — Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1983. — 96 с.
4. Курленя M. B., Гужова С. В., Кулаков Г. И. Жесткие датчики напряжений для геомеханических измерений. — Новосибирск: Наука, 1990. — 55 с.
5. Кулаков Г. И. Использование фотоупругих датчиков в методе полной разгрузки // ФТПРПИ. — 1980. — № 5. — С. 116 – 120.
6. Леонтьев А. В., Попов С. Н. Опыт практического применения измерительного гидроразрыва // Горн. журн. — 2003. — № 3. — С. 37 – 43.
7. Леонтьев А. В., Рубцова Е. В., Леконцев Ю. М., Качальский В. Г. Измерительно-вычислитель-ный комплекс “Гидроразрыв” // ФТПРПИ. — 2010. — № 1. — С. 104 – 110.
8. Rubtsova E. V. and Skulkin A. A. Hydraulic fracturing stress measurement in underground salt rock mines at Upper Kama Deposit, IOP Conference Series: Earth Environ. Sci., 2018, Vol. 134, Issue 1, 012049.
9. Неверов С. А., Неверов А. А., Конурин А. И., Адылканова М. А., Орлов Д. В. Применение нейронных сетей для определения изменения напряжений в массиве пород методом фотоупругости // ФТПРПИ. — 2023. — № 6. — С. 137 – 142.
10. Сердюков С. В., Курленя М. В., Патутин А. В., Рыбалкин Л. А., Шилова Т. В. Экспериментальная проверка способа направленного гидроразрыва горных пород // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 3 – 11.
11. Курленя М. В., Барышников В. Д., Барышников Д. В., Гахова Л. Н., Качальский В. Г., Хмелинин А. П. Разработка и совершенствование скважинных методов оценки и контроля напряженно-деформированного состояния инженерных горных сооружений // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 182 – 195.
12. Пат. RU 2699295 C1. Способ определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород методом параллельных скважин / В. Д. Барышников, Д. В. Барышников, А. П. Хмелинин // Опубл. в БИ. — 2019. — № 25. — 17 с.
13. Шемякин Е. И. Две задачи механики горных пород, связанные с освоением глубоких месторождений руды и угля // ФТПРПИ. — 1975. — № 6. — С. 29 – 45.
14. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. О механизме деформирования сыпучего материала при больших сдвигах // ФТПРПИ. — 1974. — № 3. — С. 130 – 133.
15. Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. Кинематика деформирования сыпучей среды с невязким трением // ПМТФ. — 1974. — № 4. — С. 119 – 124.
16. Шемякин Е. И. О свободном разрушении твердых тел // ДАН СССР. — 1988. — Т. 300. — № 5. — С. 1090 – 1094.
17. Садовский М. А. Естественная кусковатость горной породы // ДАН СССР. — 1979. — Т. 247. — № 4. — С. 829 – 831.
18. Садовский М. А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. О свойстве дискретности горных пород // Известия АН СССР. Физика Земли. — 1982. — № 12. — С. 337 – 352.
19. Кочарян Г. Г., Спивак А. А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. — М.: ИКЦ “Академкнига”, 2003. — 422 с.
20. Мороз А. И. Самонапряженное состояние горных пород. — М.: МГГУ, 2004. — 288 с.
21. Пономарев В. С. Проблемы изучения энергетически активной геологической среды // Геотектоника. — 2011. — № 2. — С. 66 – 75.
22. Адушкин В. В., Кочарян Г. Г., Остапчук А. А. О параметрах, определяющих долю энергии, излучаемой при динамической разгрузке участка массива горных пород // ДАН. — Т. 467. — № 1. — 2016. — С. 86 – 90.
23. Ставрогин А. Н., Ширкес О. А. Явление последействия в горных породах, вызванное предшествующей необратимой деформацией // ФТПРПИ. — 1986. — № 4. — С. 16 – 27.
24. Адушкин А. А., Горнов В. В., Курленя М. В., Опарин В. Н., Ревуженко А. Ф., Спивак А. А. Знакопеременная реакция горной породы на динамическое воздействие // ДАН СССР. — Т. 323. — № 2. — 1992 — С. 263 – 269.
25. Kosykh V. P. Change in the elastic and rheological properties of structurally heterogeneous geomaterials under multiple weak impacts, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2022, Vol. 991 — 010043.
26. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Об одной экспериментальной модели горной породы // ФТПРПИ. — 1991. — № 4. — С. 24 – 30.
27. Ревуженко А. Ф. Механика упругопластических сред и нестандартный анализ. — Новосибирск, НГУ, 2000. — 428 с.
28. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. О деформировании блочной среды вокруг выработки // ФТПРПИ. — 1990. — № 6. — С. 7 – 15.
29. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. О модели деформирования целиков с учетом эффектов аккумулирования энергии и разупрочнения материала // ФТПРПИ. — 1994. — № 6. — С. 12 – 23.
30. Lavrikov S. V. and Revuzhenko A. F. Mathematical modeling of deformation of self-stress rock mass surrounding a tunnel, Desiderata Geotechnica, Springer Nature Switzerland AG, W. Wu (ed.), 2019. — P. 79 – 85.
31. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Математическое моделирование неустойчивого режима деформирования породного массива с учетом внутренних самоуравновешенных напряжений // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 12 – 29.
32. Ревуженко А. Ф. Математический анализ функций неархимедовой переменной: специализированный математический аппарат для описания структурных уровней геосреды. — Новосибирск: Наука, 2012. — 327 c.
33. Ревуженко А. Ф. О приложениях неархимедова анализа в механике блочно-иерархической геосреды // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 14 – 22.
34. Лавриков С. В., Микенина О. А., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. Концепция неархимедова многомасштабного пространства и модели пластических сред со структурой // Физическая мезомеханика. — 2008. — № 3. — Т. 11. — С. 45 – 60.
35. Ревуженко А.Ф. О многомасштабных математических моделях геосреды // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — С. 3 – 12.
36. Lavrikov S. V., Mikenina O. A., and Revuzhenko A. F. A non-Archimedean number system to characterize the structurally inhomogeneous rock behavior nearby a tunnel, J. Rock Mech. Geotechnical Eng., 2011, Vol. 3, No. 2. — P. 153 – 160.
37. Ревуженко А. Ф. Однородная деформация сплошной среды // ПМТФ. — 1997. — Т. 38. — № 3. — С. 131 – 139.
38. Ревуженко А. Ф. Приливные волны и направленный перенос масс Земли. — Новосибирск: Наука, 2013. — 204 с.
39. Lavrikov S. V. and Revuzhenko A. Ph. Complex loading of heterogeneous materials with redistribution of internal mass, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 1998, Vol. 29. — P. 85 – 91.
40. Lavrikov S. V. and Revuzhenko A. Ph. Hypoplastic simulation of complex loading path, Constitutive modelling of granular materials / D. Kolymbas (ed.), Berlin, Heidelberg, N.Y., Springer-Verlag, 2000. — P. 539 – 554.
41. Лавриков С. В. К расчету дифференциального вращения жесткого ядра при сложном нагружении гипопластических сред // ПМТФ. — 2002. — Т. 43. — № 6. — С. 75 – 83.
42. Краус Е. И., Лавриков С. В., Медведев А. Е., Ревуженко А. Ф., Шабалин И. И. Моделирование эффекта дифференциального вращения при сложном нагружении сыпучих сред // ПМТФ. — 2009. — Т. 50. — № 4. — С. 139 – 149.
43. Серяков В. М. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород при применении технологии с закладкой выработанного пространства // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 51 – 60.
44. Серяков В. М. Расчет напряженного состояния горных пород с учетом последовательности отработки и закладки рудных тел на больших глубинах // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 18 – 26.
45. Серяков В. М., Красновский А. А. Напряженное состояние крепи и окрестности выработки при ведении подготовительных работ в неустойчивых горных породах // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С. 43 – 52.
46. Серяков В. М., Красновский А. А. Оценка напряженно-деформированного состояния массива при заполнении вывалов пород в кровле выработки фенольными смолами // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 1. — С. 144 – 148.
47. Серяков В. М. Разработка алгоритмов решения задач теплопроводности для расчетов напряженного состояния массива с учетом последовательности ведения очистных и закладочных работ // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2022. — Т. 9. — № 3. — С. 54 – 59.
48. Серяков В. М. Расчет термонапряженного состояния массива горных пород в окрестности очистных выработок // ФТПРПИ. — 2023. — № 6. — С. 31 – 41.
49. Барышников В. Д., Барышников Д. В., Гахова Л. Н. Прогнозная оценка напряженного состояния подкарьерного массива и наблюдательной выработки в процессе развития очистных работ // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 1. — С. 18 – 22.
50. Барышников В. Д., Гахова Л. Н. Формирование напряжено-деформированного состояния массива в окрестности горных выработок при слоевой системе разработки крутопадающих рудных тел // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2017. — Т. 4. — № 2. — С. 32 – 36.
51. Назаров Л. А., Назарова Л. А., Мирошниченко Н. А., Панов А. В., Дядьков П. Г., Цибизов Л. В. Сезонные вариации уровня озера Байкал и слабая сейсмичность Байкальской рифтовой зоны // ГИАБ. — 2018. — № 2. — С. 140 – 147.
52. Nazarova L. A. and Nazarov L. A. Method for weak zones location at the coal-bed — host rock joint relative to the problem of sudden outbursts: theory and laboratory experiment, Frattura ed Integrità Strutturale, 2023, Vol. 17, No. 63. — P. 13 – 25.
53. Tcheverda V. A., Epov M. I., Nazarov L. A., Nazarova L. A., and Romenskii E. I. Acoustic method for defining the stress state of a rock massif based on solution of the seismic inverse problem, Doklady Earth Sci., 2016, Vol. 466 (2). — P. 210 – 213.
54. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Голиков Н. А. Оценка реологических свойств пород-коллекторов пластов баженовской свиты по данным термобарических испытаний // ФТПРПИ. — 2017. — № 3. — С. 22 – 28.
55. Назаров Л. А., Голиков Н. А., Скулкин А. А., Назарова Л. А. Экспериментальное определение фильтрационных свойств трещиновато-пористых геоматериалов в рамках модели среды с двойной проницаемостью // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 11 – 23.
56. Васичев С. Ю., Конурин А. И., Неверов С. А., Неверов А. А. Исследование показателей извлечения руды при системе подэтажного обрушения с торцовым выпуском на больших глубинах // Горн. журн. — 2023. — № 1. — С. 47 – 53.
57. Неверов А. А., Конурин А. И., Неверов С. А., Кудря А. О. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния элементов арочной металлической трехзвенной податливой крепи // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 2. — С. 110 – 117.
58. Неверов С. А., Неверов А. А., Щукин С. А., Шапошник Ю. Н., Никольский А. М. Обоснование отработки подкарьерных запасов золотосодержащего месторождения восходящей выемкой с породной закладкой // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 79 – 93.
59. Конурин А. И., Неверов С. А., Неверов А. А., Щукин С. А. К проблеме численного моделирования напряженно-деформированного состояния и устойчивости трещиноватого массива // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 144 – 150.
60. Неверов А. А., Неверов С. А., Васичев С. Ю. Сравнительный анализ численного и физического моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Вестн. КузГТУ. — 2013. — Т. 98. — № 4. — С. 14 – 22.
61. Новожилов В. В. К основам теории равновесных трещин в хрупких телах // Прикладная математика и механика. — 1969. — Т. 33. — № 5. — С. 797 – 812.
62. Ревуженко А. Ф. O критериях разрушения горных пород, основанных на новой системе инвариантов тензора напряжений // ФТПРПИ. — 2014. — № 3. — С. 33 – 39.
63. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Критерии предельного состояния идеально связных и сыпучих тел // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2014. — № 1. — Т. 1. — С. 280 – 284.
64. Crouch S. L. and Starfield A. M. Boundary element methods in solid mechanics, London, 1983. — 322 p.
65. Шер Е. Н. Форма и размеры радиальных трещин, образующихся при взрыве двух сближенных скважинных зарядов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2016. — Т. 1. — № 3. — С. 250 – 255.
66. Шер Е. Н. Развитие системы плоских радиальных трещин при взрыве удлиненных шпуровых и скважинных зарядов // ПМТФ. — 2017. — Т. 58. — № 5. — С. 201 – 207.
67. Шер Е. Н. Определение формы и размеров радиальных трещин в слоистом породном массиве, образующихся при взрыве скважинных зарядов и гидроразрыве // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 1. — С. 266 – 270.
68. Шер Е. Н. Моделирование развития трещин в слоистом породном массиве при взрыве скважинных зарядов и гидроразрыве // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 42 – 53.
69. Александрова Н. И. Волны маятникового типа на поверхности блочного породного массива при динамическом воздействии // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 64 – 69.
70. Aleksandrova N. I. The propagation of transient waves in two-dimensional square lattices, Int. J. Solids Structur, 2022, Vol. 234 – 235. — 111194.
71. Желтов Ю. П., Христианович С. А. О гидравлическом разрыве нефтеносного пласта // Изв. АН СССР. Отдел техн. наук. — 1955. — № 5. — С. 3 – 41.
72. Perkins T. K. and Kern L. R. Widths of hydraulic fractures, J. Petroleum Technolog, 1961, Vol. 13, No. 9. — P. 937 – 949.
73. Черный С. Г., Лапин В. Н., Есипов Д. В., Куранаков Д. С. Методы моделирования зарождения и распространения трещин. — Новосибирск: ИВТ СО РАН, 2016. — 312 с.
74. Леконцев Ю. М., Сажин П. В. Технология направленного гидроразрыва пород для управления труднообрушающимися кровлями в очистных забоях и дегазации угольных пластов // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 137 – 142.
75. Chen J., Li X., Cao H., and Huang L. Experimental investigation on the influence of pulsating hydraulic fracturing on pre-existing fractures propagation in coal, J. Pet. Sci. Eng., 2020, Vol. 189. — 107040.
76. Азаров А. В., Курленя М. В., Сердюков С. В. Программный комплекс для моделирования гидравлического разрыва пласта при добыче твердых полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 206 – 216.
77. Azarov A., Patutin A., and Serdyukov S. Mathematical modeling of hydraulic fracture propagation in poroelastic medium, Int. Multidisciplinary Sci. Geo Conf. SGEM, 2019, Vol. 19. — P. 401 – 406.
78. Азаров А. В., Сердюков С. В. Трехмерное моделирование гидроразрыва изотропной упругой среды с щелевым инициатором на забое скважины // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 61 – 71.
79. Азаров А. В., Сердюков С. В. Моделирование гидроразрыва вблизи выработки круглого сечения в условиях трехосного сжатия // ФТПРПИ. —2023. — № 5. — С. 55 – 69.
80. Колыхалов И. В., Мартынюк П. А., Шер Е. Н. Моделирование развития трещин при последовательном поинтервальном гидроразрыве пласта вязкой жидкостью // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 63 – 47.
81. Шер Е. Н., Колыхалов И. В. Определение форм трещин при поинтервальном гидроразрыве продуктивного пласта // ФТПРПИ. — 2014. — № 6. — С. 70 – 78.
82. Журкина Д. С., Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Об одной модели совместного деформирования проппанта и породного массива при гидроразрыве пласта // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 12 – 23.
83. Cundall P. A. and Strack O. D. L. A discrete numerical model for granular assemblies, Geotechnique, 1979, Vol. 29, No. 6. — P. 47 – 65.
84. Psakhie S. G., Shilko E. V., Grigoriev A. S., Astafurov S. V., Dimaki A. V., and Smolin A. Yu. A mathematical model of particle-particle interaction for discrete element based modeling of deformation and fracture of heterogeneous elastic-plastic materials, Eng. Fract. Mech., 2014, Vol. 130. — P. 96 – 115.
85. Zhao J. D. and Guo N. Bridging the micro and macro for granular media: А computational multi-scale paradigm, Geomechanics from Micro to Macro (ed. by Soga et al.), London, Taylor & Francis Group, 2015 — P. 747 – 752.
86. Ревуженко А. Ф. Принципы создания идеальных смесителей порошковых материалов // Порошковая металлургия. — 1989. — № 4.
87. Осинов В. А. Модель дискретной стохастической среды в задачах деформирования и течения сыпучих материалов // ФТПРПИ. — 1992. — № 5. — С. 44 – 53.
88. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Стохастические модели в задачах локализованного деформирования сыпучих сред в радиальных каналах // ФТПРПИ. — 2000. — № 1. — С. 12 – 20.
89. Klishin S. and Mikenina O. DEM generation of particle packs in the Aristotelian mechanics, AIP Conf. Proc., 2021, Vol. 2448. — 020011.
90. Хан Г. Н. О несимметричном режиме разрушения массива горных пород в окрестности полости // Физическая мезомеханика. — 2008. — Т. 11. — № 1. — С. 109 – 114.
91. Стажевский С. Б., Хан Г. Н. О связи повышенных тектонических напряжений с эндогенными кольцевыми структурами // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 50 – 60.
92. Стажевский С. Б., Хан Г. Н. Об изменениях напряженно-деформированного состояния месторождений полезных ископаемых // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2017. — Т. 2. — № 2. — С. 157 – 162.
93. Клишин С. В. Дискретно-элементное моделирование локализации деформаций в сыпучей среде при пассивном давлении на подпорную стенку // ФТПРПИ. — 2021. — № 5. — С. 35 – 45.
94. Журкина Д. С., Клишин С. В., Лавриков С. В., Леонов М. Г. Моделирование локализации сдвигов и перехода геосреды к неустойчивым режимам деформирования на основе метода дискретных элементов // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — С. 13 – 22.
95. Клишин С. В. Моделирование площадного выпуска сыпучих сред из камер методом дискретных элементов с учетом несферической формы частиц // Фундаментальные и прокладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 118 – 123.
96. Klishin S. V., Lavrikov S. V., Mikenina O. A., and Revuzhenko A. F. Discrete element method modification for the transition to a linearly elastic body model, IOP Conf. Series: J. Phys., 2018, Vol. 973. — 012008.
97. Klishin S. V., Lavrikov S. V., and Revuzhenko A. F. Numerical simulation of abutment pressure redistribution during face advance, AIP Conf. Proc., 2017, Vol. 1909. — 020086.
98. Клишин С. В., Ревуженко А. Ф. Локализация сдвигов и образование структуры при течении сыпучей среды в радиальном канале // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 22 – 34.
99. Lavrikov S. V. and Revuzhenko A. F. Modeling accumulation and release of energy in a geo-medium under the influence of tidal forces, In book: Trigger effects in geosystems, ed. by G. Kocharyan and A. Lyakhov, Springer Proc. Earth Environ. Sci., Springer Nature Switzerland AG, 2019. — P. 105 – 113.
100. Zhurkina D. S. and Lavrikov S. V. Problem of simple shear in granular medium: Comparison of DEM modeling results and laboratory testing data, AIP Conf. Proc., 2021, Vol. 2448. — 020027. 101. Косых В. П., Микенина О. А. Формирование кластеров при двухосном сжатии сыпучей среды // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — С. 11 – 17.
102. Косых В. П., Микенина О. А. Формирование временных структур в процессе циклических сдвигов сыпучей среды: численное моделирование и эксперимент // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 32 – 39.
103. Журкина Д. С., Лавриков С. В. К вопросу определения макросвойств образцов геоматериалов при простом сдвиге в зависимости от микропараметров метода дискретных элементов // Динамические процессы в геосферах. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 1 – 10.
104. Трусов П. В. Некоторые вопросы нелинейной механики деформируемого тела (в порядке обсуждения) // Математическое моделирование систем и процессов. — 2009. — Т. 17. — С. 85 – 95.
105. Миндлин Р. Д. Микроструктура в линейной упругости // Механика. — 1964. — Т. 86. — № 4. — С. 129 – 160.
106. Кунин И. А. Теория упругих сред с микроструктурой: Нелокальная теория упругости. — М.: Наука, 1975. — 416 c.
107. Эринген А. К. Теория микрополярной упругости. — М.: Мир, 1975. — Т. 2. — С. 646 – 752.
108. Ерофеев В. И. Волновые процессы в твердых телах с микроструктурой. — М.: МГУ, 1999. — 328 с.
109. Voigt W. Theoretische studien uber die elastizitatsverhaltnisse der kristalle, Abh. Koniglichen Gesellschaft Wiss. Gottingen, 1887. — 34 c.
110. Cosserat E. and Cosserat F. Theorie des corps deformables, Paris, A. Hermann et fils, 1909. — 226 p.
111. Смолин И. Ю. Использование микрополярных моделей для описания пластического деформирования на мезоуровне // Моделирование систем и процессов. — 2006. — № 14. — С. 189 – 205.
112. Миндлин Р. Д. Влияние моментных напряжений на концентрацию напряжений // Механика. — 1964. — Т. 86. — № 4. — С.115 – 128.
113. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. — Киев: Наук. думка, 1968. — 887 c.
114. Кулеш М. А., Матвеенко В. П., Шардаков И. Н. Построение и анализ точного аналитического решения задачи Кирша в рамках континуума и псевдоконтинуума Коссера // ПМТФ. — 2001. — Т. 42. — № 4. — С. 145 – 154.
115. Ревуженко А. Ф. Об одном варианте линейной теории упругости со структурным параметром // ПМТФ. — 2016. — № 5. — С. 45 – 52.
116. Ревуженко А. Ф. Трехмерная модель линейно упругого тела со структурой // Физ. мезомеханика. — 2021. — Т. 24. — № 3. — С. 26 – 35.
117. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с линейным структурным параметром // ПМТФ. — 2018. — № 2. — С. 167 – 176.
118. Ревуженко А. Ф., Лавриков С. В., Микенина О. А. Об одной альтернативной разностной схеме численного решения упругих задач определения напряженно-деформированного состояния горного массива // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 1. — С. 131 – 137.
119. Алтухов В. И., Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Анализ концентрации напряжений в целиках горной породы в рамках нелокальной упругой модели со структурным параметром // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 1. — № 6. — С. 39 – 45.
120. Lavrikov S. V. and Mikenina O. A. Stress concentration analysis in rock mass with regard to elastoplastic shears and local bends, AIP Conf. Proc., 2023, Vol. 2899. — 020088.
121. Журкина Д. С., Лавриков С. В. К расчету концентрации напряжений в зоне влияния очистного забоя в рамках упругопластической модели градиентного типа // ФТПРПИ. — 2024. — № 3. — С. 24 – 36. 122. Revuzhenko A. F. Mechanics of granular media, Ed. by academician E. I. Shemyakin and prof. D. Kolymbas, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2006. — 308 p.
123. Björkman B., Bäckblom G., Greberg J., and Weihed P. Strategic research and innovation agenda for the Swedish mining and metal producing industry (STRIM), 2013, Lulea, Sweden, Rock Tech. Centre. — P. 44.
124. Lindqvist P.-A. Sustainable mining and innovation for the future, Research, development and innovation program (SMIFU), 2012, Luleа, Sweden, Rock Tech. Centre. — P. 51.
125. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. — М.: ИЦ “Академия”, 2003. — 608 с.
УДК 622.271:504.3.054
ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОБЛАКА ВЗВЕШЕННОЙ ПЫЛИ ЗА ПРЕДЕЛАМИ ГОРНОРУДНОГО КАРЬЕРА ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ
В. М. Хазинс, В. В. Шувалов, С. П. Соловьев
Институт динамики геосфер им. академика М. А. Садовского РАН,
Е-mail: khazins@idg.ras.ru, Ленинский проспект, 38, 119334, г. Москва, Россия
Методами численного решения полной системы уравнений Навье – Стокса для сжимаемой жидкости в дозвуковом приближении исследован перенос ветром облака взвешенной пыли в атмосферном пограничном слое территории, прилегающей к горнорудному карьеру. Источник пыли — массовый взрыв с суммарной массой заряда ~ 100 т тротила, расположенный на уступе борта карьера на глубине 250 м. В расчетах учитывается часть пыли источника, поднявшаяся в результате взрыва над дневной поверхностью карьера. Проведены оценки размеров области, где концентрация взвешенной пыли над поверхностью превышает предельно допустимые значения. Исследована зависимость этих размеров от угла α между направлением ветра и бортом карьера. Показано, что максимальное расстояние от борта карьера, на котором концентрация пыли превышает предельно допустимые значения, составляет 3 км. Длительность воздействия в фиксированных точках над поверхностью не зависит от угла α и растет от нескольких минут на расстоянии 500 м от центра взрыва до десятка минут на расстоянии 3 км.
Горнорудные карьеры, массовые взрывы, концентрация пыли, предельно допустимые значения, атмосферный пограничный слой, аэродинамика, численное моделирование
DOI: 10.15372/FTPRPI20240402
EDN: HFYLXQ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адушкин В. В., Соловьев С. П., Спивак А. А., Хазинс В. М. Геоэкологические последствия проведения горных работ на карьерах с применением взрывных технологий // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 164 ‒ 178.
2. Patra A. K., Gautam G., and Kumar P. Emissions and human health impact of particulate matter from surface mining operation — A review, Env. Technol. Innovat., 2016, Vol. 5. — P. 233 ‒ 249.
3. Адушкин В. В., Вайдлер П. Г., Дубовской А. Н., Перник Л. М., Попель С. И., Фридрих Ф. Свойства нано- и микромасштабных частиц, поступающих в окружающую среду при открытой разработке железорудных месторождений // Геология рудных месторождений. — 2010. — 52 (5). — С. 418 ‒ 426.
4. Silvester S. A., Lowndes I. S., and Hargreaves D. M. A computational study of particulate emissions from an open pit quarry under neutral atmospheric conditions, Atmos. Env., 2009, Vol. 43. — P. 6415 ‒ 6424.
5. Torno S., Toraño J., Menéndez M., and Gent M. CFD simulation of blasting dust for the design of physical barriers, Env. Earth Sci., 2010, Vol. 64. — P. 73 ‒ 83.
6. Joseph G. M. D., Lowndes I. S., and Hargreaves D. M. A computational study of particulate emissions from Old Moor Quarry, UK, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 2018, Vol. 172. — P. 68 ‒ 84.
7. Wang Y., Du C., and Xu H. Key factor analysis and model establishment of blasting dust diffusion in a deep, sunken open-pit mine, ACS Omega, 2021, Vol. 6, No. 1. — Р. 448 ‒ 455.
8. Гендлер С. Г., Борисовский И. А. Оценка особенностей формирования температурных инверсий при открытой добыче полезных ископаемых в условиях Арктики // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2021. — № 4. — С. 59 ‒ 75.
9. Хазинс В. М., Соловьев С. П., Локтев Д. Н., Крашенинников А. В., Шувалов В. В. Загрязнение приповерхностного слоя атмосферы частицами пыли микронного размера в результате массовых взрывов на открытых карьерах // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — С. 170 ‒ 185.
10. Амосов П. В., Бакланов А. А. Разработка модели аэротермодинамики атмосферы для исследования процессов пыления на хвостохранилищах с использованием программы COMSOL // Вестн. МГТУ. — 2023. — Т. 26. — № 1. — С. 25 ‒ 44.
11. Угаров А. А., Исмагилов Р. И., Бадтиев Б. П., Борисов И. И. Состояние и перспективы развития комплекса буровзрывных работ на горнорудных предприятиях ООО УК “Металлоинвест” // Горн. журн. — 2017. — № 5. — С. 102 ‒ 106.
12. Shuvalov V., Khazins V., Krasheninnikov A., and Soloviev S. Formation and evolution of a dust cloud as a result of TNT detonation in a borehole: numerical simulation, Mining, 2023, Vol. 3, No. 2. — P. 261 ‒ 270.
13. Хазинс В. М., Шувалов В. В., Соловьев С. П. Численное моделирование эволюции в атмосфере пыли, образующейся в результате взрывов в скважинах горнорудного карьера // Динамические процессы в геосферах. — 2023. — Т. 15. — № 2. — С. 63 ‒ 80.
14. ГОСТ Р 54084-2010. Модели атмосферы в пограничном слое на высотах от 0 до 3000 м для аэрокосмической практики. Параметры. — М.: Стандартинформ, 2013. — 130 с.
15. Stull R. B. An introduction to boundary layer meteorology, Netherlands, Kluwer Acad. Publ., 1988. — 670 p.
16. Лыкосов В. Н. Взаимодействие атмосферы и подстилающей поверхности // Математическое моделирование Земной системы. — М.: МАКС Пресс, 2016. — С. 125 ‒ 150.
17. Хазинс В. М. Численное моделирование течения при взаимодействии ветра с плоской шероховатой поверхностью // Динамические процессы в геосферах. — 2023. — Т. 15. — № 4. — С. 1 ‒ 14.
18. Nieuwstadt F. T. M., Mason P. J., Moeng C.-H., and Schumann U. Large-eddy simulation of the convective boundary layer: A comparison of four computer codes, Turbulent Shear Flows 8, Springer, Berlin, Heidelberg, 1993. — P. 343 ‒ 367.
19. Bakhtavar E., Hosseini S., Hewage K., and Sadiq R. Green blasting policy: simultaneous forecast of vertical and horizontal distribution of dust emissions using artificial causality-weighted neural network, J. Clean. Prod., 2021, Vol. 283. — 124562.
20. Huang Z., Ge S., Jing D., and Yang L. Numerical simulation of blasting dust pollution in open-pit mines, Appl. Ecol. Environ. Res., 2019, Vol. 17, No. 5. — P. 10313 ‒ 10333.
21. Затевахин М. А., Кузнецов А. Е., Никулин Д. А., Стрелец М. Х. Численное моделирование процесса всплытия системы высокотемпературных турбулентных термиков в неоднородной сжимаемой атмосфере // ТВТ. — 1994. — Т. 32. — № 1. — С. 44 ‒ 56.
22. Mason P. J. and Brown A. R. On subgrid models and filter operations in large eddy simulations, J. Atmospheric Sci., 1999, Vol. 56. — P. 2101 ‒ 2114.
23. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. — М.: Наука, 1986. — 736 с.
24. Gualtieri C., Angeloudis A., Bombardelli F., Jha S., and Stoesser T. On the values for the turbulent Schmidt number in environmental flows, Fluids, 2017, Vol. 2. — P. 1 – 27.
25. ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. — М.: ФЦГиЭ Роспотребнадзора, 2019. — 57 с.
УДК 539.371, 622.124
О ДВУХ КОНЦЕПЦИЯХ ОПИСАНИЯ КИНЕМАТИКИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ: ПОЛЕМ СМЕЩЕНИЙ ТОЧЕК И ПОЛЯМИ СМЕЩЕНИЙ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК
А. Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: revuzhenko@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрен метод описания кинематики деформирования, основанный на концепции смещения материальных площадок среды. Показано, что перемещения площадок описываются двумя векторными полями перемещений или, как альтернатива, одним тензорным полем, полем относительного смещения площадок. Тензор несимметричен, его компоненты не связаны условиями совместности Сен-Венана. Такой подход восстанавливает “равноправие” между кинематическим и силовым описанием процесса деформирования среды. Принятое понятие напряжений относится к силам, действующим на площадки внутри тела, а понятие деформаций — к изменению расстояний между парами точек. Приведен пример построения модели первоначально изотропной геосреды, в которой используется данное описание.
Напряжение, деформация, кинематика, площадка, определяющие уравнения, геосреда
DOI: 10.15372/FTPRPI20240403
EDN: HTBXIA
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ляв А. Математическая теория упругости. — М.; Л.: Объединенное науч.-техн. изд-во НКТП СССР, 1935. — 675 с.
2. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с линейным структурным параметром // ПМТФ. — 2018. — Т. 59. — № 2. — С. 167 – 176.
3. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с внутренними самоуравновешенными приближениями // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 11 – 21.
4. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с внутренними самоуравновешенными напряжениями. Континуальное приближение // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 3 – 11.
5. Павлов И. С. Упругие волны в двумерной зернистой среде // Проблемы прочности и пластичности. — 2005. — Вып. 67. — С. 119 – 131.
6. Павлов И. С., Потапов А. И. Двумерная модель зернистой среды // Изв. РАН. Механика твердого тела. — 2007. — № 2. — С. 110 – 121.
7. Povstenko Y. Дробная нелокальная теория упругости и решения для прямых винтовых и краевых дислокаций // Физ. мезомеханика. — 2020. — № 2. — С. 35–44.
8. Макаров П. В., Бакеев Р. А., Смолин И. Ю. Моделирование локализованной неупругой деформации на мезоуровне с учетом локальной кривизны кристаллической решетки в рамках нессиметричной теории Коссера // Физ. мезомеханика. — 2019. — № 4. — С. 29–38.
9. Rys M. and Petryk H. Gradient crystal plasticity models with a natural length scale in the hardening law, Int. J. Plast., 2018, Vol. 111. — P. 168 – 187.
10. Pouriayevali H. and Xu B.-X. Decomposition of dislocation densities at grain boundary in a finitedeformation gradient crystal-plasticity framework, Int. J. Plast., 2017, Vol. 96. — P. 36 – 55.
11. Ерофеев В. И., Павлов И. С. Параметрическая идентификация кристаллов, имеющих кубическую решетку, с отрицательным коэффициентом Пуассона // ПМТФ. — 2015. — Т. 56. — № 6. — С. 94 – 101.
12. Zenkour A. M. and Radwan A. F. Нелокальная теория градиента деформации для изогнутых нанобалок из пористого функционально градиентного материала при различных граничных условиях // Физ. мезомеханика. — 2020. — № 3. — С. 77 – 92.
13. Chih-Ping Wu and Jung-Jen Yu. A review of mechanical analyses of rectangular nanobeans and single-, double-, and multi-walled carbon nanotubes using Eringen’s nonlocal elasticity theory, J. Arch. Appl. Mech., 2019, Vol. 89. — P. 1761 – 1792.
14. Седечи М., Ягутян А. Исследование на основе уравнений теории упругости динамической неустойчивости колебаний углеродных нанотрубок, расположенных вблизи графитовых листов // ПМТФ. — 2016. — Т. 57. — № 1. — C. 105 – 117.
15. Павлов И. С., Лазарев В. А. Нелинейные упругие волны в двумерной нанокристаллической среде // Вестн. науч.-технол. развития. Национальная технологическая группа. — 2008. — № 4 (8). — С. 45 – 53.
16. Лобода О. С., Кравцов А. М. Влияние масштабного фактора на модель упругости трехмерного нанокристалла // Изв. РАН. МТТ. — 2005. — № 4. — С. 27 – 41.
17. Ревуженко А. Ф. Трехмерная модель линейно упругого тела со структурой // Физ. мезомеханика. — 2021. — Т. 24. — № 3. — С. 26 – 35.
18. Трусов П. В. Некоторые вопросы нелинейной механики деформируемого тела (в порядке обсуждения) // Математическое моделирование систем и процессов. — 2009. — № 12. — С. 85 – 95.
19. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. — М.: Наука, 1990. — 272 с.
20. Смолин И. Ю. Использование микрополярных моделей для описания пластического деформирования на мезоуровне // Математическое моделирование систем и процессов. — 2006. — № 14. — С. 189 – 205.
21. Ерофеев В. И. Волновые процессы в твердых телах с микроструктурой. — М.: МГУ, 1999. — 328 с.
УДК 622.831
ОЦЕНКА СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНЫХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
А. А. Еременко, В. П. Марысюк, А. И. Конурин, Т. П. Дарбинян, И. В. Самосенко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: EremenkoA1949@ yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
ЗФ ПАО “ГМК “Норильский никель”,
Е-mail: MarysyukVP@nornik.ru, пл. Гвардейская, 2, 663302, г. Норильск, Россия
Выполнены экспериментальные исследования по определению концентрации очагов сейсмических событий при разработке рудных запасов рудника Таймырский. Установлены особенности формирования и распределения этих зон в массиве горных пород при отработке панелей. Изучено влияние объема выработанного пространства на суммарную энергию сейсмических событий до и после затопления и откачки воды из шахт, что позволяет прогнозировать уровень удароопасности при дальнейшей отработке рудных запасов.
Горная порода, сейсмические события, зоны концентрации, панели, рудное тело, система разработки, месторождение, энергия
DOI: 10.15372/FTPRPI20240404
EDN: GSTJFF
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Урванцев Н. Н. Открытие Норильска. — М.: Недра, 1981. — 174 с.
2. Горбачев С. А., Дарбинян Т. П., Баландин В. А. Становление и развитие рудника “Октябрьский” // Горн. журн. — 2015. — № 6. — С. 15 – 18.
3. Еременко А. А., Конурин А. И., Филиппов В. Н., Дарбинян Т. П. Обеспечение безопасности ведения горных работ в условиях освоения удароопасных месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера // Научные основы безопасности горных работ: сб. Всерос. науч.-практ. конф. — М.: ИПКОН РАН, 2018. — С. 25 – 31.
4. Еременко А. А., Дарбинян Т. П., Айнбиндер И. И., Конурин А. И. Оценка геомеханического состояния массива горных пород на Талнахском и Октябрьском месторождениях // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 82 – 86.
5. Рассказов И. Ю., Чебан А. Ю., Литвинова Н. М., Конарева Т. Г., Андрющенко А. С. Совершенствование схем добычи и переработки руд при освоении сложноструктурных месторождений // ФТПРПИ. — 2023. — № 2. — С. 57 – 67.
6. Звездкин В. А., Зуев Б. Ю., Климкина В. М. и др. Исследование напряженно-деформированного состояния почвы разделительных массивов глубоких рудников Талнаха // Зап. Горн. ин-та. — 2010. — Т. 185. — С. 81 – 84.
7. Сергунин М. П., Дарбинян Т. П., Костенко И. А., Кузьмин С. В. Выполнение геофизических исследований на Талнахском и Октябрьском месторождениях сейсмическим методом // Горн. журн. — 2021. — № 2. — С. 11 – 15.
8. Козырев А. А., Савченко С. Н., Панин В. И., Семенова И. Э., Рыбин В. В., Федотова Ю. В., Козырев С. А. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. — Апатиты: КНЦ РАН, 2019. –– 431 с.
9. Семенова И. Э., Жукова С. А., Журавлева О. Г. Развитие зон сейсмической активности в подработанной толще пород при комбинированной отработке месторождений Кировского рудника // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С. 104 – 111.
10. Беседина А. Н., Гридин Г. А., Кочарян Г. Г., Морозова К. Г., Павлов Д. В. Активизация сейсмоакустических событий после массовых взрывов на железорудном месторождении Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. — 2024. — № 1. — С. 3 – 15.
11. Терешкин А. А., Рассказов И. Ю., Аникин П. А., Мигунов Д. С., Рассказов М. И. Совершенствование аппаратных и программно-методических средств экспресс-оценки удароопасности // Цифровые технологии в горном деле: тезисы докладов Всерос. науч.-техн. конф. — Апатиты, 2023. — С. 64 – 66.
УДК 539.3+539.4
АНАЛИЗ ЗНАЧИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ И УСЛОВИЙ НАГРУЖЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СИЛОВЫХ ЦЕПОЧЕК ПРИ ВЫПУСКЕ РАЗДРОБЛЕННОЙ РУДНОЙ МАССЫ
Чэнь Цинфа, Лю Цзюнь, Лун Эньлинь
Гуансийский университет,
E-mail: chenqf@gxu.edu.cn, 53004, г. Наньнин, Китай
Выполнено моделирование процесса выпуска руды с одновременным магазинированием с использованием метода дискретных элементов на основе программного обеспечения PFC (Particle Flow Code). Методом ортогонального тестирования рассмотрены следующие ключевые факторы, влияющие на характер выпуска: толщина изоляционного слоя A, коэффициент трения на границе раздела изоляционного слоя B, коэффициент трения частиц между собой C, размер частиц D и коэффициент трения частиц о стенку E. Результаты ортогонального тестирования показали следующий порядок факторов по значимости: D > C > A > E > B. Наиболее оптимальная конфигурация факторов в рассмотренной численной модели составила: толщина изоляционного слоя 0.003 м; коэффициент трения на границе раздела изоляционного слоя 0.5; коэффициент трения частиц между собой 0.8; радиус частиц 0.008 м; коэффициент трения частиц о стенку 0.8.
Сыпучая среда, характеристика силовых цепочек, метод ортогонального тестирования, матричный анализ, значимость факторов
DOI: 10.15372/FTPRPI20240405
EDN: BGOHBD
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chen Q. F. and Wu Z. X. Mass draw and synchronous filling no-top-pillar shrinkage stoping method,CN101864957A, 2010.
2. Wang G. Q. and Sun Q. C. Granular matter and the scaling laws, Eng. Mech., 2009, Vol. 26, No. S2. — P. 1−7.
3. Zhang W., Zhou J., Zhang X. J., and Liu K. Quantitative investigation into the relation between force chains and stress transmission during high-velocity compaction of powder, J. Korean Phys. Soc., 2019,Vol. 74, No. 7. — P. 660 – 673.
4. Zhang W., Zhou J., Zhang X. J., Zhang Y., and Liu K. Quantitative investigation on force chain lengths during high velocity compaction of ferrous powder, Mod. Phys. Lett. B, 2019, Vol. 33, No. 10, article ID 1950113.
5. Narumi T., See H., Suzuki A., and Hasegawa T., Response of concentrated suspensions under large amplitude oscillatory shear flow, J. Rheol., 2005, Vol. 49, No. 1. — P. 71 – 85.
6. Chen F. X., Zhuang Q., Wang R. L., and Guo P. F. Damage point prediction of a force chain based on the digital image correlation method, Appl. Optics, 2017, Vol. 56, No. 3. — P. 636.
7. Okubo F. and Katsuragi H. Force chain structure in a rod-withdrawn granular layer, Mod. Phys. Lett. B, 2021, Vol. 35, No. 16, article ID2150206.
8. Fu L. L., Zhou S. H., Guo P. J., Wang S., and Luo, Z. Induced force chain anisotropy of cohesionless granular materials during biaxial compression, Granul. Matter, 2019, Vol. 21, No. 3. — P. 52.
9. Bobryakov A. P., Kosykh V. P. and Revuzhenko A. F. Weak waves under periodic load applied to a packing of glass balls., J. Min. Sci., 2016, Vol. 52. — P. 866 – 872.
10. Laptev V. V. and Lukichev S. V. DEM-Based analysis of ore losses in sublevel stoping, J. Min. Sci., 2023, Vol. 59. — P. 572 – 578.
11. Kosykh V. P., and Mikenina O. A. Clustering in granular medium in biaxial compression, J. Min. Sci., 2022, Vol. 58. — P. 534 – 540.
12. Tordesillas A. Force chain buckling, unjamming transitions and shear banding in dense granular assemblies, Philos. Mag., 2007, Vol. 87, No. 32. — P. 4987 – 5016.
13. Xie G. X., Yuan A. Y., and Wang L. Study on deflection of surrounding rock force chain and disaster mechanism of instability in deep stope, Shock Vib., 2020, Vol. 2020, article ID 88883897.
14. Liu G. Q., Pan Y. Y., Zhao Y. L., Zhou J., Li J., and Han D. D. Research on asphalt mixture force chain identification criteria based on computational granular mechanics, Can. J. Civil. Eng., 2020, Vol. 48, No. 7. — P. 763 – 775.
15. Fakhimi A., Carvalho F., Ishida T., and Labuz J. Simulation of failure arounda circular opening in rock, Int. J. Rock Mech. Min., 2002, Vol. 39. — P. 507 – 515.
16. Kazuyoshi I. and Masanobu O. Rolling resistance at contacts in simulation of shear band development by DEM, J. Eng. Mech., 1998, Vol. 124, No. 3. — P. 285 – 292.
17. Itasca Consulting Group, PFC2D (Particle Flow Code in 2Dimensions) (version 3.1) user’s manual, Minneapolis, USA: [s.n.], 2004.
18. Liu H., Ren, F. Y., He R. X., and Li G. H. Calibration methods of the pfc microscopic parameters for simulating the loose ore rock, Met. Min., 2018, Vol. 2018, No. 1. — P. 37 – 41.
19. Wang W., Gu W., and Liu K. Force chain evolution and force characteristics of shearing granular media in Taylor-Couette geometry by DEM, Tribol. T., 2014, Vol. 58, No.2. — P. 197 – 206.
20. Yang Y. and Cheng Y. M. A fractal model of contact force distribution and the unifiedcoordinationdistribution for crushable granular materials under confined compression, Powder Technol., 2015, Vol. 279. — P. 1 – 9.
21. Zhang W., Zhou J., Yu S. W., Zhang X. J., and Liu K. Quantitative investigation on force Chains of metal powder in high velocity compaction by using discrete element method, J. Mech. Eng., 2018, Vol. 54, No. 10. — P. 85 – 92.
22. Wei X. L., Li X. R., Wang J. H., and Chen Z. W. Application of matrix analysis in multiple index orthogonal test design, Adv. Mater. Res., 2012, Vol. 516 – 517. — P. 558 – 562.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.23.054.6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ИНЕРЦИОННО-УДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Е. Г. Куликова, С. Я. Левенсон, А. В. Морозов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: shevchyk@ngs.ru, Красный проспект, 54, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный технический университет,
E-mail: e.kulikova@corp.nstu.ru, ул. Немировича-Данченко, 136, г. Новосибирск, Россия
Приведено краткое описание особенностей инерционно-ударного метода разрушения геоматериалов молотковым ротором. Представлены возможности его применения для бурения скважин большого диаметра при подземной разработке горных пород. Описана методика проведения и результаты лабораторных исследований влияния различных сочетаний скоростей вращения молоткового ротора и линейного перемещения относительно разрушаемой поверхности на силу электрического тока, потребляемого отдельными механизмами рабочего оборудования, а также на возникающую в ударном режиме скорость вибрации поддерживающих элементов ротора. Определены рациональные диапазоны этих скоростей, в которых процесс разрушения происходит с наименьшими затратами энергии и динамическим воздействием на конструкцию рабочего оборудования.
Инерционный удар, частота вращения молоткового ротора, подача на молоток, потребляемый электрический ток, скорость вибрации поддерживающих элементов
DOI: 10.15372/FTPRPI20240406
EDN: DAJXKS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Герике П. Б. Разрушение горных пород дисковым инструментом машин для послойного фрезерования: автореф. дис. канд. техн. наук. — Кемерово, 2005. — 20 с.
2. Пат. RU2278266C2. Режущий барабан для карьерной добычной машины непрерывного действия / А. Элер, Г. Кунце, Ф. Шрадер, Б. Петак, К. Поттенберг // Опубл. в БИ. — 2006. — № 17.
3. Пат. RU2539479C1. Способ разработки сложноструктурного месторождения и рабочий орган для осуществления способа / А. Ю. Чебан, С. А. Шемякин, Н. П. Хрунина // Опубл. в БИ. — 2015. — № 2.
4. Пихлер М., Журавлев А. А., Панкевич Ю. Б., Панкевич М. Ю. Результаты опытно-промышленных работ по тонкослоевой разработке комбайном Wirtgen 2200SM строительных известняков Пятовского месторождения // Горн. пром-сть. — 2009. — № 1(83). — С. 16 – 20.
5. Федорко Н. П., Федорко П. В., Тальгамер Б. Л. Рациональное использование комбайна Wirtgen 2200SM для разработки сложноструктурных угольных пластов // ГИАБ. — 2015. — № S1-2. — С. 52 – 57.
6. Иванов В. В. Технология ведения добычных работ на сложноструктурных пластовых месторождениях полускальных горных пород // Апробация. — 2013. — № 3(6). — С. 50 – 51.
7. Чебан А. Ю. Способ подготовки к выемке сезонно промерзших уступов и оборудование для его осуществления // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2019. — Т. 17. — № 2. — С. 11 – 16.
8. Швабенланд Е. Е., Соколовский А. В., Пихлер М. Выбор параметров послойно-порционной технологии при разработке сложноструктурных месторождений комбайнами фрезерного типа // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2016. — Т.14. — № 1. — С. 5 – 12.
9. Чебан А. Ю. Техника для выемки крутопадающих рудных тел и технология данного процесса // Изв. Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. — 2018. — Т. 41. — № 4 (65). — С. 89 – 96.
10. Якубовский М. М., Михайлова Е. А., Бажуков А. А. Обоснование эффективности применения фрезерных комбайнов селективной выемки для разработки угольных месторождений в условиях низких температур // ГИАБ. — 2021. — № 10. — С. 42 – 57.
11. Фомин С. И., Лелен А. Обоснование параметров эксплуатационного блока при разработке месторождений цементного сырья комбайнами послойного фрезерования // Рациональное освоение недр. — 2022. — № 3(65). — С. 20 – 25.
12. Кумар Ч., Мурти В. М. С. Р., Кумарасвамидхас Л. А., Пракаш А. Методология проектирования фрезерного барабана и выбор оптимальных эксплуатационных параметров карьерного комбайна в различных горно-геологических условиях // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 60 – 69.
13. Чебан А. Ю. Совершенствование технологии открытой разработки рудных месторождений с применением добычных комплексов // Флагман науки. — 2023. — № 10. — С. 189 – 191.
14. Hermann-Josef Volk. Wirtgen drives the development of surface mining, Proc. Eng., 2016, Vol. 138. — P. 30 – 39.
15. Amar Prakash, Vemavarapu Mallika Sita Ramachandra Murthy, and Kalendra Bahadur Singh. A new rock cuttability index for predicting key performance indicators of surface miners, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 77. — P. 339 – 347.
16. Alessandro Medolago, Stefano Melzi. A flexible multi-body model of a surface miner for analyzing the interaction between rock-cutting forces and chassis vibrations, Int. J. Min. Sci. Technol., 2021, Vol. 31, Issue 3. — P. 365 – 375.
17. Kumar C., Kumaraswamidhas L. A., Murthy V. M. S. R., and Prakash A. Experimental investigations on thermal behavior during pick-rock interaction and optimization of operating parameters of surface miner, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2020, Vol. 133.
18. Stephan Oppelaar and Jim Hutchins. Recent advances in precision surface mining techniques, Proc. Eng., 2014, Vol. 83. — P. 76 – 85.
19. Патент RU2618806C1. Устройство для отработки откосов уступов / С. Я. Левенсон, В. А. Голдобин, М. А. Ланцевич, Л. И. Гендлина, В. М. Усольцев, А. В. Морозов, А. Н. Акишев; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН, № 2016100405; заявл. 11.01.2016 // Опубл. в БИ. — 2016. — № 14.
20. Патент RU2762658C1. Устройство для сооружения скважин большого диаметра / М. А. Ланцевич, С. Я. Левенсон, А. Б. Фокин; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН, № 2021119673; заявл. 06.07.2021 // Опубл. в БИ. — 2021. — № 36.
21. Патент RU2756889C1. Навесное оборудование гидравлического экскаватора для оборки откосов уступов / М. А. Ланцевич, С. Я. Левенсон, А. Б. Фокин; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН, № 2020141013; заявл. 14.12.2020 // Опубл. в БИ. — 2021. — № 28.
22. Левенсон С. Я., Ланцевич М. А., Гендлина Л. И., Акишев А. Н. Новая технология и оборудование для безвзрывного формирования рабочей зоны глубоких карьеров // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 125 – 132.
23. Куликова Е. Г., Морозов А. В. Результаты апробации инерционно-ударного метода разрушения горных пород // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — Новокузнецк, 2022. — № 8 — С. 142 – 147.
24. Куликова Е. Г., Левенсон С. Я., Морозов А. В. Обоснование формы ударных элементов молоткового ротора инерционно-ударного действия // ФТПРПИ. — 2023. — № 3. — С. 96 – 107.
УДК 622-1/-9, 622.023
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЗАНИЯ И РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА НАГРУЗКИ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ТВЕРДЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ
В. Ю. Линник, Ю. Н. Линник
Государственный университет управления,
Е-mail: vy_linnik@guu.ru, Рязанский проспект, 99, 109542, г. Москва, Россия
Выполнены экспериментальные исследования по установлению влияния параметров резания и режущего инструмента на нагрузки при разрушении твердых включений. Установлено, что при центральном прорезании твердых включений максимальные нагрузки на резце зависят от толщины и ширины среза, а также схемы резания и не зависят от скорости резания. Увеличение ширины режущей части резца способствует росту пиковых и среднепиковых сил резания и подачи, тогда как боковые нагрузки при резании твердых включений резцами с плоской передней гранью зависят лишь от толщины стружки. На величину пиковых усилий подачи существенно влияет форма режущей кромки резца, а на усилия резания — угол резания. Уменьшение угла клина передней грани резца приводит к снижению пиковых усилий резания и подачи, тогда как боковые силы возрастают.
Резание, твердые включения, пиковые силы резания, толщина и ширина среза, схема и скорость резания, форма режущей кромки и передней грани резца, угол резания
DOI: 10.15372/FTPRPI20240407
EDN: LWRLKP
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Линник Ю. Н., Линник В. Ю., Воронова Э. Ю., Евстратов В. А., Цих А. Анализ структуры отказов шнеков очистных комбайнов // Уголь. — 2021. — № 4 (1141). — С. 20 – 24.
2. Хорешок А. А., Маметьев Л. Е., Цехин А. М., Борисов А. Ю. Актуальные вопросы использования дискового инструмента на рабочих органах проходческих комбайнов избирательного действия // Техника и технология горного дела. — 2021. — № 4 (15). — С. 40 – 63.
3. Мышковский М., Пашедаг У. Разработка длинными очистными забоями угольных пластов средней мощности. Сравнение эффективности струговой и комбайновой выемки в сопоставимых условиях эксплуатации. — Caterpillar, 2015. — 51 с.
4. Линник В. Ю., Линник Ю. Н., Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А Нормирование расхода резцов угледобывающих комбайнов в зависимости от условий эксплуатации // Уголь. — 2019. — № 12. — С. 26 – 30.
5. Krauze K., Mucha K., Wydro T., and Pieczora E. Functional and operational requirements to be fulfilled by conical picks regarding their wear rate and investment costs, Energies, 2021, Vol. 14, No. 12. — P. 36 – 96.
6. Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Исследование процесса разрушения твердых включений резцовым инструментом // ФТПРПИ. — 2024. — № 3. — С. 58 – 68.
7. Габов В. В., Задков Д. А., Нгуен Ван Суан, Хамитов М. С., Молчанов В. В. К проблеме совершенствования рабочего инструмента горных выемочных машин // ГИАБ. — 2022. — № 6-2. — С. 205 – 222.
8. Бабокин Г. И., Шпрехер Д. М., Колесников Е. Б. Контроль технического состояния исполнительного органа выемочных машин // Горн. журн. — 2018. — № 1. — С. 107 – 113.
9. Линник Ю. Н., Жабин А. Б., Цих А. Закономерности влияния надежности исполнительных органов и свойств угольных пластов на производительность очистных комбайнов // ГИАБ. — 2021. — № 11. — С. 169 – 180.
10. Шишлянников Д. И., Иванов С. Л., Звонарев И. Е., Зверев В. Ю. Повышение эффективности применения выемочных и транспортирующих машин комбайновых комплексов калийных рудников // ГИАБ. — 2020. — № 9. — С. 116 – 124.
11. Cheluszka P., Mikuła S., and Mikuła J. Conical picks of mining machines with increased utility properties — selected construction and technological aspects, Acta Montanistica Slovaca, 2021, Vol. 26, No. 2. — P. 195 – 204.
12. ОСТ 24.070.17-70. Машины очистные. Комбайны. Расчет максимальных нагрузок. Методика. — М.: ФГБУ “Российский институт стандартизации”, 1970. — 44 с.
13. Павлова Н. Н., Шрейнер Л. А. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. — М.: Недра, 1964. — 160 с.
14. Васильев Л. М., Младецкий В. Р. Влияние скорости деформации на процесс разрушения горных пород при резании // Механика разрушения горных пород. — 1975. — Вып. 3. — С. 36 – 43.
15. Cancan L., Zheng X., Wang G., Xu M., and Li Z. Research on drilling response characteristics of two-wing PDC bit, Cancan, Xuzhou, China University of Mining & Technology, 2020, Vol. 406. — Р. 706.
16. Li H. S., Liu S. Y., and Xu P. P. Numerical simulation on interaction stress analysis of rock with conical picks, Tunnel. Underground Space Technol., 2019, Vol. 85. — P. 231 – 242.
17. Wang X. and Su O. Specific energy analysis of rock cutting based on fracture mechanics: a case study using a conical pick on sandstone, Eng. Fracture Mechan., 2019, Vol. 213. — P. 197 – 205.
18. Берон А. И., Казанский А. С., Лейбов Б. М., Позин Е. З. Резание угля. — М.: Госгортехиздат, 1962. — 469 с.
19. Барон Л. И., Глатман Л. Б., Губенков Е. К. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. — М.: Недра, 1968. — 216 с.
20. Турдиев С. А. Динамическое воздействие резцов инструментами режуще-скалывающего действия // Национальная ассоциация ученых. Проблемы технических наук. — 2020. — Вып. 59 (4). — С. 24 – 27.
21. Борисов К. И. Современные способы оценки эффективности разрушения горных пород резанием-скалыванием долотами типа PDC // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2022. — Т. 333. — № 6. — С. 103 – 121.
22. Аверин Е. А., Жабин А. Б., Поляков А. В., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Переход между блокированным и полублокированным режимами при резании горных пород тангенциальными резцами // Зап. Горн. ин-та. — 2021. — Т. 249. — С. 329 – 333.
23. Позин Е. З., Тон В. В., Головашкин Ю. В. Сравнительная оценка резцов с режущей частью различной формы // Создание новой техники и средств автоматизации для угольной промышленности. Науч. сообщ. ИГД им. А. А. Скочинского. — 1973. — Вып. 114. — С. 23 – 34.
24. Албул И. Н. Исследование максимальных нагрузок на инструментах исполнительных органов // Горючие сланцы. — 1976. — № 8. — С. 11 – 13.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 624.24.05
ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ ВИНТОВЫМ ЗАБОЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Чэн Женьхой, Чжан Чао, Цзэн Сянчжень, Дуань Чэне, Чэн Чжихэн
Сианьский университет науки и технологий,
E-mai: crhalzj@126.com, 710054, г. Сиань, Китай
Главная лаборатория западного недропользования и предотвращения катастроф, Сианьский университет науки и технологий,
710054, г. Сиань, Китай
Для повышения эффективности бурения дегазационных скважин в угольных пластах рассмотрено использование винтовых забойных двигателей, обычно применяемых в нефтегазовом бурении. Выявлены преимущества бурения пластов винтовыми забойными двигателями относительно традиционного вращательного бурения. На основании экспериментальных планов Бокса – Бенкена получено распределение основных конструкционных параметров, влияющих на эффективность бурения: расход, нагнетаемое давление, усилие подачи. На угольной шахте Wangzhuang проведены полевые испытания винтового забойного двигателя с оптимальной конфигурацией параметров. В сравнении с традиционным вращательным бурением эффективность винтового бурения выше на 39.08 %, вынос бурового шлама увеличился на 48.28 %, что позволяет значительно повысить эффективность дегазационного бурения угольных пластов и уменьшить вентиляционный цикл и общие затраты на отработку пласта.
Винтовой забойный двигатель, вынос шлама, бурение дегазационной скважины, продолжительность бурения
DOI: 10.15372/FTPRPI20240408
EDN: LTETDV
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhang X. and Zou J. Research on collaborative control technology of coal spontaneous combustion and gas coupling disaster in goaf based on dynamic isolation, Fuel, 2022, Vol. 321. — 124123. 2. Liang Y. Scientific conception of precision coal mining, J. China Coal Soc., 2017, Vol. 42, No. 1. — P. 1 – 7.
3. Yuan L. and Zhang P. Development status and prospect of geological guarantee technology for precise coal mining, J. China Coal Society, 2019, Vol. 44, — P. 2277 – 2284.
4. Shi Y., Lin B., Liu T., and Hao Z. Synergistic ECBM extraction technology and engineering application based on hydraulic flushing combing gas injection displacement in low permeability coal seams, Fuel, 2022, Vol. 318. — Р. 123688.
5. Zhang C., Cheng R.-H., Liu C., Xue J.-H., Liu H., Jin G.-H., Chang J., Yan J., Zeng X.-Z., and Wang X.-L. Experimental study on strengthening and sealing materials and their application in coal mines, Adv. Mater. Sci. Eng., 2020. — P. 1 – 13.
6. Zhang C., Liu H., Li S., Liu C., Qin L., Chang J., and Cheng R. Experimental study on the expansion of a new cement-based borehole sealing material using different additives and varied water – cement ratios, Arabian J. Sci. Eng., 2019, Vol. 44. — P. 8717 – 8725.
7. Li S., Li Q., Wang H., Yuan L., Zhang Y., Xue J., Zhang B., and Wang J. A large-scale three-dimensional coal and gas outburst quantitative physical modeling system, Meitan Xuebao / J. China Coal Soc., 2018, Vol. 43. — P. 121 – 129.
8. Dou L., He X., Ren T., He J., and Wang Z. Mechanism of coal – gas dynamic disasters caused by the superposition of static and dynamic loads and its control technology, Zhongguo Kuangye Daxue Xueba, J. China University Min. Technol., 2018, Vol. 47. — 48 – 59.
9. Xie H., Ni G., Li S., Sun Q., Dong K., Xie J., Wang G., and Liu Y. The influence of surfactant on pore fractal characteristics of composite acidized coal, Fuel, 2019, Vol. 253. — P. 741 – 753.
10. Li D. Hydraulic drill hole reaming technology with large flow and draining of coal mine gas, Int. J. Min. Sci. Technol., 2019, Vol. 29. — P. 925 – 932.
11. Zhai C., Xu J., Xiang X., and Zhong C. Flexible gel (FG) for gas-drainage drilling sealing material based on orthogonal design, J. Min. Sci. Technol., 2015, Vol. 25, Issue 6. — P. 1031 – 1036.
12. Shu-Gang L. I., Bao R. Y., Zhang T. J., et al. Determining the rational sealing depth for horizontal gas drainage borehole, J. Xi'an University Sci. Technol., 2019.
13. Si L., Li Z., Kizil M., Chen Z., Yang Y., and Ji S. The influence of closed pores on the gas transport and its application in coal mine gas extraction, Fuel, 2019, Vol. 254. — P. 115601 – 115605.
14. Linghu J., Li M., and Yue G. Numerical simulation of integrated mechanics of drilling and mechanical cavitation in coal seam, ACS Omega, 2022, Vol. 7(3). — P. 2975 – 2988.
15. Shi M., Jiang W., Hao D., et al. Multiphase coupling deslagging mechanism and application of pneumatic floor drilling machine, Safety in Coal Mines, 2019.
16. Zhichao Z. Application of geophysical prospecting technology in geological prospecting and resource exploration, Foreign Language Sci. Technol. J. Database (Digest Edition) Natural Sciences, 2021, Vol. 4. — P. 3.
17. Xu Z. Discussion on deviation correction technology of long borehole in gas drainage, IOP Conf. Series Earth Env. Sci., 2021, Vol. 651, No. 3. — 32079.
18. Shi C. and Wang Y. Data-driven construction of Three-dimensional subsurface geological models from limited Site-specific boreholes and prior geological knowledge for underground digital twin, Tunnelling underground space technol., 2022, Vol. 126. — 104493.
19. Wu X., Zhao Y., Yu Y., Zhang B., Jia L., and Du X. Study on distribution law of stress and permeability around hydraulic fracturing borehole in coal and rock, Energies, 2022, Vol. 15. — P. 4210 – 4210.
20. Tian H., Zhao J., Wang C., et al. Development of spiral PDC ream bits for long borehole at high position of roof, Coal Sci. Technol., 2019.
21. Hao S., Peng X., and Xian I. Research on direction drilling in accurate connecting roadway technology with long-distance and large-elevation in underground mine, Coal Sci. Technol., 2019.
22. Fang J., Liu F., Quanxin L. I., et al. Air compound directional drilling technology and equipment for soft-fragmentized seam underground coal mine, Coal Sci. and Technol., 2019.
23. Wang X., Chao X. U., Quanxin L. I., et al. Study on high-level directional borehole technology in complex roof stratum of Huainan mining area, Coal Sci. Technol., 2018.
24. Dou X., Jin X., Tong B., et al. Comparative experimental study on drilling methods of hard rock borehole passed through strata in Huainan Mining Area, Coal Sci. and Technol., 2018. Vol. 46(11). — P. 151 – 156.
25. Gao X., Wang C., and Tian H. Individualized design and test of PDC drill bit used for directional well of coal-bed methane development in Zhongshan block, China Coal, 2018.
26. Dong M. Development and application of Ф73 mm high toughness and high strength drilling pipe, Coal Geol. Explor., 2017. Vol. 45, No. 2. — P. 152 – 156.
27. Dong C., Tian D., Zhao J., et al. Application and development on drill rod matched for large diameter and directional long borehole in underground coal mine, Coal Sci. Technol., 2018.
28. Salubi V., Mahon R., Oluyemi G., et al. Effect of two-phase gas-liquid flow patterns on cuttings transport efficiency, J. Petroleum Sci. Eng., 2021. — P. 109281.
29. Wang H., Huang H., Bi W. Ji G., Zhou Bo, and Zhuo Lubin. Deep and ultra-deep oil and gas well drilling technologies, Prog. prospect, Natural Gas Industry B, 2022, Vol. 9(2). — P. 141 – 157.
30. Zhong L. I. Progress and prospects of digitization and intelligentization of CNOOC's oil and gas well engineering, Petroleum Drilling Techniques, 2022, Vol. 50, No. 2. — P. 1 – 8.
31. Jin J. Drilling fluid technology for igneous rocks in ultra-deep wells in the Shunbei area, Tarim Basin, Petroleum Drilling Techniques, 2016.
32. Fang P., Yao K., Wang S., et al. Development of drilling parameter monitoring system for directional drilling rig in coal mine, Coal Sci. Technol., 2019.
33. Han X., Yong L., and Shen J. Development and application of SK-2Z16 drilling parameter meter, China Petroleum Machinery, 2008.
34. Gidh Y. K., Purwanto A., and Ibrahim H. Artificial Neural Network Drilling Parameter Optimization System Improves ROP by predicting / managing bit wear, SPE Intelligent Energy International, 2012.
35. Quanxin L. I., Shi Z., Chao X. U., et al. Efficient drilling technique of 2311 m ultra-long directional borehole along coal seam, Coal Sci. Technol., 2018, Vol. 46, No. 4. — P. 27 – 32.
36. Jin Y. and Wang M. PDC bit drilling parameter optimization design integrating cost and drilling rate, Petroleum Drilling Techniques, 2012.
37. Xue H., Jing L. I., Shao S., et al. Research on optimizing feeding force parameters of deep-hole directional drilling of coal mine, Safety Coal Mines, 2017.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 622.23.05
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ИНСТРУМЕНТА
Д. И. Симисинов, Л. В. Городилов, А. Д. Симисинов
Уральский государственный горный университет,
Е-mail: 7sinov@mail.ru, ул. Куйбышева, 30, 620144, г. Екатеринбург, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Решена задача по выявлению и сопоставлению внутренних и внешних параметров, образующих замкнутый многозвенный контур (размерную цепь) бурового шарошечного инструмента. Представлены методики вероятностного расчета размерной цепи диаметра инструмента, расчета погрешности диаметра инструмента вследствие поворота шарошек на опорах, расчета погрешности радиального биения калибрующих конусов шарошек долота относительно оси резьбы ниппеля для трех- и четырехшарошечного долота. Даны рекомендации по пересмотру допусков на выходные геометрические параметры шарошечного инструмента и введению изменений в нормативно-техническую документацию.
Буровой шарошечный инструмент, шарошечное долото, размерная цепь, погрешность изготовления, методика расчета погрешности
DOI: 10.15372/FTPRPI20240409
EDN: SCLESF
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Реготунов А. С., Жариков С. Н., Сухов Р. И., Кутуев В. А. Оценка современного состояния буровзрывных работ и необходимость осуществления переходных процессов на некоторых крупных горных предприятиях Урала и Сибири // Проблемы недропользования. — 2021. — № 2 (29). — С. 52 – 62.
2. Анистратов К. Ю., Донченко Т. В., Опанасенко П. И., Строгий И. Б. Анализ рынка буровых станков для открытых горных работ горнодобывающих предприятий России // Горн. пром-сть. — 2018. — № 2 (138). — С. 84 – 89.
3. Репин А. А., Смоляницкий Б. Н., Алексеев С. Е., Попелюх А. И., Тимонин В. В., Карпов В. Н. Погружные пневмоударники высокого давления для открытых горных работ // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 157 – 167.
4. Карпов В. Н., Петреев А. М. Метод определения режимов ударно-вращательного бурения скважин в прочных горных породах // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 96 – 109.
5. Хабибуллин М. Я., Сулейманов Р. И., Филимонов О. В. Повышение долговечности буровых трехшарошечных долот // Нефть и газ. — 2018. — № 1. — С. 74 – 79.
6. Борейко Д. А., Сериков Д. Ю. К вопросу о диагностике технического состояния шарошечного бурового инструмента // Сфера. Нефть и газ. — 2021. — № 4. — С. 50 – 54.
7. Majd H. M. and Hassani B. Improvement of roller cone drill bit design by using finite element method and experimental study, Int. J. Oil, Gas Coal Technol., 2022, Vol. 31, No. 4. — P. 382 – 405.
8. Boreiko D. A., Lutoev A. A., and Serikov D. Y. Theoretical studies on the nature and conditions of interaction of heel and peripheral nose cones of offset roller cone bits with a bottom hole, Min. Sci. Technol., 2022, Vol. 7, No. 3. — P. 231 – 239.
9. Горшенин М. А. Повышение эксплуатационных свойств шарошечных долот, оснащенных твердосплавными вставками, методом селективной сборки // ГИАБ. — 2000. — № 4. — С. 12.
10. Пракаш С., Мухопадхьяй А. К. Комбинированный метод Вейбулла для анализа надежности трехшарошечных долот при бурении скважин // ФТПРПИ. — 2018. — № 5. — С. 68 – 77.
11. Slipchuk A. M., Jakym R. S., Korendiy V., and Lytvyniak Y. M. Design and technological aspects of functionally oriented technology of manufacturing the three-cone drill bits, Conf. Series: Materials Sci. Eng., IOP Publish., 2023, Vol. 1277, No. 1. — 012015.
12. Šporin J., Mrvar P., Petrič M., Vižintin G., and Vukelić Z. The characterization of wear in roller cone drill bit by rock material – sandstone, J. Petroleum Sci. Eng., 2019, Vol. 173. — P. 1355 – 1367.
13. Ravina K., Yang N., Brocoum S., Pasco-Anderson J., Walker R. L., Khan M., and Holsapple J. Conical drill bit for optimized external ventricular drain placement: a proof-of-concept study, J. Neurosurgery, 2023, Vol. 139, No. 3. — P. 881 – 891.
14. Богомолов Р. М. Методика расчета калибрующих диаметров линии калибровки шарошки и диаметра долота // Сфера. Нефть и газ. — 2020. — № 5. — С. 42 – 44.
15. Пяльченков В. А., Пяльченков Д. В., Долгушин В. В., Кулябин Г. А. Исследование загруженности вооружения шарошечного долота в зависимости от погрешностей его изготовления // Нефть и газ. — 2019. — № 1. — С. 113 – 120.
16. Пяльченков В. А. Моделирование загруженности подшипников опоры шарошечного долота // Механика и процессы управления: материалы Всерос. науч.-практ. конф. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. — С. 105 – 109.
17. Крылов С. М., Богомолов Р. М., Носов Н. В., Дедов Н. И. Повышение ресурса бурового шарошечного долота // Изв. СамНЦ РАН. — 2011. — № 4-3. — С. 1085 – 1087.
18. Богомолов Р. М. Анализ способов изготовления деталей и сборки шарошечных буровых долот и их влияние на работоспособность инструмента // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. — 2020. — № 4. — С. 8 – 12.
19. РД 39-2-88-78. Методика контроля трехшарошечных секционных долот в сборе диаметром от 165.1 до 320 мм: — М.: ВНИИБТ, 1979. — 28 с.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.17
ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА И СВОЙСТВ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ЛОПАРИТОВЫХ РУД ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ “УМБОЗЕРО”
Е. А. Красавцева, В. В. Максимова
Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Центра наноматериаловедения ФИЦ КНЦ РАН,
E-mail: vandeleur2012@yandex.ru, г. Апатиты, Россия
Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН,
ул. Ферсмана, 14а, 184029, г. Апатиты, Россия
Представлены результаты определения состава и свойств хвостов обогащения лопаритовых руд обогатительной фабрики “Умбозеро”, закрытой в 1999 г. В ходе исследования проведен отбор проб хвостов поверхностного слоя и с глубины методом “режущего кольца”. Исследованы инженерно-геологические характеристики, выполнен ситовой, химический, рентгенофазовый и радионуклидный анализы. Установлена неоднородность вещественного состава и свойств отходов обогащения. В минеральном составе хвостов преобладают нефелин и K, Na-полевые шпаты. Лопарит диагностирован методом рентгенофазового анализа в одной из четырех исследуемых областей хвостохранилища, с тенденцией к увеличению его содержания в тонкой фракции. Радионуклидный анализ определил радиево-ториевый характер радиоактивности исследуемых отходов обогащения.
Хвостохранилища, хвосты обогащения лопаритовых руд, инженерно-геологические свойства, вещественный состав, радиоактивность, рентгенофазовый анализ, лопарит
DOI: 10.15372/FTPRPI20240410
EDN: OEAALJ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Aleksandrova T. N. Сomplex and deep processing of mineral raw materials of natural and technogenic origin: state and prospects, J. Min. Institute, 2022, Vol. 256. — P. 503 – 504.
2. Chanturia V. A., Nikolaev A. I., and Aleksandrova T. N. Innovative environmentally safe processes for the extraction of rare and rare-earth elements from complex ores of perplexed material composition, geology of ore deposits, 2023, Vol. 65. — P. 425 – 437.
3. Echeverry-Vargas L., and Ocampo-Carmona L. M. Recovery of rare earth elements from mining tailings: A case study for generating wealth from waste, Miner., 2022, Vol. 12, No. 8. — P. 948.
4. Hamilton J. L., Wilson S., Morgan B., Harrison A. L., Turvey C. C., Paterson D. J., Dipple G. M., and Southam G. Accelerating mineral carbonation in ultramafic mine tailings via direct CO2 reaction and heap leaching with potential for base metal enrichment and recovery, Economic Geology and the Bulletin of the Society of Economic Geologists, 2020, Vol. 115, No. 2. — P. 303 – 323.
5. Abaka-Wood G. B., Addai-Mensah J., and Skinner W. The use of mining tailings as analog of rare earth elements resources: Part 1 – characterization and preliminary separation, Miner. Proc. and Extractive Metallurgy Review, 2022, Vol. 43, No. 6. — P. 701 – 715.
6. Agboola O., Babatunde D. E., Isaac Fayomi O. S., Sadiku E. R., Popoola P., Moropeng L., Yahaya A., and Mamudu O. A. A review on the impact of mining operation: Monitoring, assessment and management, Results in Eng., 2020, Vol. 8. — P. 100181.
7. Binnemans K., Jones P. T., Blanpain B., Van Gerven T., and Pontikes Y. Towards zero-waste valorisation of rare-earth-containing industrial process residues: a critical review, J. Cleaner Production, 2015, Vol. 99. — P. 17 – 38.
8. Stanujkic D., Zavadskas E.K., Karabasevic D., Milanovic D., and Maksimovic M. An approach to solving complex decision-making problems based on IVIFNs: A case of comminution circuit design selection, Miner. Eng., 2019, Vol. 138. — P. 70 – 78.
9. Jha M. K., Kumari A., Panda R., Rajesh Kumar J., Yoo K., and Lee J. Y. Review on hydrometallurgical recovery of rare earth metals, Hydrometallurgy, 2016, Vol. 165. — P. 2 – 26.
10. Abaka-Wood G. B., Ehrig K., Addai-Mensah J., and Skinner W. Recovery of rare earth elements minerals from iron-oxide-silicate-rich tailings: Research review, Eng., 2022, Vol. 3, No. 2. — P. 259 – 275.
11. Kaksonen A. H., Lakaniemi A.-M., and Tuovinen O. H. Acid and ferric sulfate bioleaching of uranium ores: A review, J. Cleaner Production, 2020, Vol. 264. — P. 121586.
12. Reynier N., Gagné-Turcotte R., Coudert L., Costis S., Cameron R., and Blais J.-F. Bioleaching of uranium tailings as secondary sources for rare earth elements production, Miner., 2021, Vol. 11, No. 3. — P. 302.
13. Ловчиков А. В. Сильнейший горно-тектонический удар на подземных рудниках и в шахтах России: рудник “Умбозеро”, 17 августа 1999 года (магнитуда m = 5, энергетический класс k = 11.8). Апатиты: Изд-во КНЦ, 2022. — 127 c.
14. Кадастр отходов горно-металлургического производства Мурманской области (по состоянию на 01.01.2000 г.). Горный институт КНЦ РАН, Государственный комитет по охране окружающей среды Мурманской области. — Апатиты-Мурманск, 2000. — 104 с.
15. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
16. Красавцева Е. А., Макаров Д. В., Максимова В. В., Селиванова Е. А., Икконен П. В. Результаты исследований свойств и состава хвостов обогащения лопаритовых руд // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 190 – 198.
17. Maksimova V. V., Krasavtseva E. A., Savchenko Y. E., Ikkonen P. V., Elizarova I. R., Masloboev V. A., and Makarov D. V. Study of the composition and properties of the beneficiation tailings of currently produced loparite ores, J. Min. Institute, 2022, Vol. 256. — P. 642 – 650.
18. Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного γ-спектрометра с программным обеспечением “ПРОГРЕСС”. Свидетельство № 40090.3Н700 от 22.12.2003. Менделеево, ГНМЦ ВНИИФТРИ. — 30 с.
19. ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов.
20. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.
21. Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. — Л.: Недра, 1984. — 511 с.
22. Мелентьев Г. Б. Естественная радиоактивность редкометалльно специализированного минерального сырья и урбанизированных территорий Kарело-Kольского региона как фактор их радиоэкологической оценки // Тр. КНЦ РАН. — 2021. — № 2. — С. 27 – 43.
23. СанПиН 2.6.1.2800-10. Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения // Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения: СанПиН 2.6.1.2800-10 // СПС “ГАРАНТ”.
24. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009.
25. Marion C., Grammatikopoulos T., Rudinsky S., Langlois R., Williams H., Chu P., Awais M., Gauvin R., Rowson N. A., and Waters K. E. A mineralogical investigation into the pre-concentration of the Nechalacho deposit by gravity separation, Miner. Eng., 2018, Vol. 121. — P. 1 – 13.
26. Калинников В. Т., Николаев А. И., Коцарь М. Л. Нетрадиционное редкометалльное сырье Кольского полуострова: обоснование и перспективы его использования в технологии // ГИАБ. —2007. — № 12 (12). — С. 13 – 23.
УДК 553.08; 553.493.43; 622.7
ПОТЕНЦИАЛ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ХВОСТОХРАНИЛИЩ КАК ИСТОЧНИКА БАРИТОВОГО СЫРЬЯ
А. Ш. Шавекина, С. С. Волынкин, В. П. Бондаренко, С. Б. Бортникова, Н. В. Юркевич
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН,
Е-mail: khusainovaas@ipgg.sbras.ru, просп. Академика Коптюга, 3, 630090, г. Новосибирск, Россия
Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН,
просп. Академика Коптюга, 3, 630090, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрены возможности использования хвостохранилищ Талмовские пески и Урской отвал Кемеровской области в качестве техногенного объекта для получения баритового сырья посредством добычи и переработки. Оценены минералого-геохимические параметры и типоморфные характеристики барита согласно морфологии, минеральным ассоциациям, содержанию, распределению по гранулометрическим фракциям. Проведены технологические исследования и получены баритовые концентраты из вещества хвостохранилищ методами гравитации и флотации, которые охарактеризованы на соответствие по содержанию барита для дальнейшего применения в качестве утяжелителей буровых растворов по ГОСТ 4682-84. Выполнена оценка потенциала хвостохранилищ Талмовские пески и Урской отвал применительно к извлечению барита.
Баритоносность, барит, ресурсы, гравитация, флотация, баритовое сырье, техногенные объекты
DOI: 10.15372/FTPRPI20240411
EDN: OJHWPI
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биогеохимический мониторинг в районах хвостохранилищ горнодобывающих предприятий с учетом микробиологических факторов трансформации минеральных компонентов / Л. П. Рихванов, Н. А. Абросимова, Н. В. Барановская и др. — Новосибирск: СО РАН, 2017. — 437 с.
2. El Aallaoui A., El Ghorfi M., Elghali A., Taha Y., Zine H., Benzaazoua M., and Hakkou R. Investigating the reprocessing potential of abandoned zinc-lead tailings ponds: A comprehensive study using physicochemical, mineralogical, and 3D geometallurgical assessments, 2024, Miner. Eng., 2024, Vol. 209. — 108634.
3. Wu S., Wang F., Komárek M., and Huang L. Ecological rehabilitation of mine tailings, Plant and Soil, 2024. — P. 1 – 5.
4. Еделев А. В., Юркевич Н. В., Гуреев В. Н., Мазов Н. А. Проблемы рекультивации складированных отходов горнорудной промышленности в российской федерации // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С. 168 – 186.
5. Римкевич В. С., Сорокин А. П., Пушкин А. А., Гиренко И. В. Физико-химические исследования распределения полезных компонентов в техногенных отходах предприятий теплоэнергетики // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — С. 152 – 165.
6. Усманова Н. Ф., Бурдакова Е. А., Бакшеева И. И., Плотникова А. А., Князев В. Н. Минералогические особенности вещественного состава и технологических свойств труднообогатимых свинцово-цинковых руд // ФТПРПИ. — 2024. — № 1. — С. 155 – 164.
7. Кузнецов Д. С. Баритовые месторождения Республики Коми и перспективы их освоения // Актуальные проблемы, направления и механизмы развития производительных сил Севера. — Сыктывкар: Коми республиканская типография, 2018. — С. 46 – 50.
8. Боярко Г. Ю., Хатьков В. Ю. Обзор состояния производства и потребления баритового сырья в России // Изв. ТПУ. Инжинириг георесурсов. — 2021. — № 10 (332). — С. 180 – 191.
9. Войтов М. Д., Вети А. А. Анализ запасов Кызыл-Таштыгского полиметаллического месторождения для обоснования строительства рудника // Вестн. КузГТУ. — 2012. — № 6. — С. 45 – 48.
10. Ахманов Г. Г., Булаткина Т. А., Егорова И. П., Кузьмина И. А., Кочергин А. В., Галимов Н. Р. Месторождения остаточного типа Республики Башкортостан — основа для создания сырьевой базы “небурового” барита // Разведка и охрана недр. — 2019. — № 6. — С. 14 – 18.
11. Юркевич Н. В., Хусаинова А. Ш., Бортникова С. Б., Бондаренко В. П., Карин Ю. Г., Коханова С. П. Ресурсы барита, цветных и благородных металлов в хвостохранилище Талмовские Пески: минералого-геохимические и геофизические данные // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. — 2023. — № 3 (55). — С. 105 – 114.
12. Перейма А. А., Дубов Н. М., Черкасова В. Е. Буровой раствор на биополимерной основе для проводки скважин в условиях АВПД // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2010. — № 4. — С. 34 – 38.
13. Максимович Н. Г. Формирование барита при использование искусственных геохимических барьеров для отчиски карьерных вод Холбольджинского угольного разреза (Бурятия) // Минералогия техногенеза. — 2016. — Т. 17. — С. 74 – 82.
14. Ермуханова С. Т., Лыгина Т. З. Основные технологии получения сульфата бария из природного барита // Actualscience. — 2017. — Т. 3. — № 3. — С. 98 – 100.
15. Larachi N., Bali A., Ould Hamou M., and Bensaadi S. Recovery of lead and barite from the abandoned Ichmoul mine wastes in Algeria, Env. Earth Sci., 2019, Vol. 78, No. 20. — P. 1 – 12.
16. Тусупбаев Н. К., Турысбеков Д. К., Нарбекова С. М., Калдыбаева Ж. А., Мухамедилова А. М., Мусина М. М., Садык Б. Флотационное обогащение барит-содержащей руды // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XXV Междунар. науч.-техн. конф., проводимой в рамках XVIII Уральской горнопромышленной декады. — 2020. — С. 142 – 145.
17. Deniz V. Prediction of barite recovery and grade by multiple linear regression (MLR) analysis in concentrating of barite tailings by using multi-gravity separator (MGS), Particulate Sci. Technol., 2021, Vol. 39, No. 6. — P. 748 – 756.
18. Liu Y., Wei Z., Li M., and Zeng J. Research progress of barite separation process and resource overview, Conservation Utilization Miner. Res., 2021, Vol. 41, No. 6. — P. 117 – 123.
19. Дебриков И. В. Ново-Урское полиметаллическое месторождение // Материалы по геол. Зап.-Сиб. Края. — 1937. — Вып. 42. — 58 с.
20. Ковалев К. Р. Особенности формирования руд колчеданно-полиметаллических месторождений Северо-Восточного Салаира и Восточной Тувы: дисс. ... д-ра. геол.-минерал. наук. — Новосибирск, 1969. — 283 с.
21. Бортникова С. Б., Гаськова О. Л., Бессонова Е. П. Геохимия техногенных систем. — Новосибирск: Гео, 2006. — 169 с.
22. Юркевич Н. В., Шавекина А. Ш., Гаськова О. Л., Артамонова В. С., Бортникова С. Б., Волынкин С. С. Аутигенный барит в техногенных отвалах: минералого-геохимические данные и результаты физико-химического моделирования // Георесурсы. — 2024. — № 26 (1). — С. 38 – 51.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 622.4
АНАЛИЗ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В НАКЛОННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ПРИ НАЛИЧИИ ИНТЕНСИВНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ
М. Д. Попов, М. А. Семин, Л. Ю. Левин
Горный институт УрО РАН,
Е-mail: seminma@inbox.ru, ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия
Рассмотрено конвективное расслоение воздушных потоков в наклонной горной выработке в условиях наличия интенсивного источника тепловыделений. Методология исследования включала численное трехмерное моделирование нестационарных аэротермодинамических процессов в наклонной и примыкающей к ней горизонтальной горных выработках. Показаны три возможных сценария конвективного расслоения потоков в наклонной горной выработке в зависимости от мощности тепловыделений. Определена зависимость критической тепловой мощности источника нагрева от начальной депрессии и угла наклона горной выработки. Проанализирована зависимость перепада давления в наклонной выработке от массового расхода при разных мощностях тепловыделений по данным численного трехмерного моделирования, а также на одномерной сетевой модели. Описание подземных пожаров в горных выработках с помощью одномерных моделей требует привлечения эмпирических зависимостей аэродинамического сопротивления и средней плотности воздуха от расхода воздуха.
Рудничная вентиляция, подземный пожар, тепловая депрессия, устойчивость проветривания, моделирование, вентиляционная сеть
DOI: 10.15372/FTPRPI20240412
EDN: UCQKGU
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Salami O. B., Xu G., Kumar A. R., and Pushparaj R. I. Underground mining fire hazards and optimization of emergency evacuation strategies: The issues, existing methodology and limitations, and way forward, Process Safety Env. Protection, 2023, Vol. 177. — P. 617 – 634.
2. Левин Л. Ю., Палеев Д. Ю., Семин М. А. Расчет устойчивости воздушных потоков в выработках шахтных вентиляционных сетей по фактору тепловой депрессии // Вестн. научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2020. — № 1. — С. 81 – 85.
3. Попов М. Д., Кормщиков Д. С., Семин М. А., Левин Л. Ю. Расчет устойчивости воздушных потоков в горных выработках по фактору тепловой депрессии в аналитическом комплексе “Аэросеть” // Безопасность труда в пром-сти. — 2020. — № 10. — С. 24 – 32.
4. Zhou L. and Smith A. C. Improvement of a mine fire simulation program — incorporation of smoke rollback into MFIRE 3.0, J. Fire Sci., 2012, Vol. 30, No. 1. — P. 29 – 39.
5. Oka Y. and Atkinson G. T. Control of smoke flow in tunnel fires, Fire Safety J., 1995, Vol. 25, No. 4. — P. 305 – 322.
6. Edwards J. C., Franks R. A., Friel G. F., and Yuan L. Experimental and modeling investigation of the effect of ventilation on smoke rollback in a mine entry, 2005. — P. 1 – 6.
7. Василенко В. И. Принципы, критерии, алгоритмы управления проветриванием и устойчивость вентиляционных струй при авариях в шахте // Горн. журн. — 2010. — № 8. — С. 42 – 46.
8. Костеренко В. Н. Математическое моделирование нестационарных процессов вентиляции сети горных выработок угольных шахт // ГИАБ. — 2011. — № 6. — С. 373 – 377.
9. Adjiski V. Possibilities for simulating the smoke rollback effect in underground mines using CFD software, GeoSci. Eng., 2014, Vol. 60, No. 2. — P. 8 – 18.
10. Meng N., Liu B., Li X., Jin X., Huang Y., and Wang Q. Effect of blockage-induced near wake flow on fire properties in a longitudinally ventilated tunnel, Int. J. Thermal Sci., 2018, Vol. 134. — P. 1 – 12.
11. Huang Y., Li Y., Dong B., Li J., and Liang Q. Numerical investigation on the maximum ceiling temperature and longitudinal decay in a sealing tunnel fire, Tunnel. Underground Space Technol., 2018, Vol. 72. — P. 120 – 130.
12. Кин А. И., Лисаков С. А., Сидоренко А. Ю., Сидоренко А. И., Сыпин Е. В. Компьютерное моделирование пожара в конвейерной выработке угольной шахты // Южно-Сибирский научн. вестн. — 2019. — Т. 2. — № 4. — С. 83 – 94.
13. Кобылкин С. С., Каледина Н. О., Кобылкин А. С. Моделирование влияния ветра и температуры воздуха на распределение токсичных газов и дыма при пожаре на метромосту // ГИАБ. — 2022. — № 11. — С. 147 – 162.
14. Stewart C. M., Aminossadati S. M., and Kizil M. S. Underground fire rollback simulation in large scale ventilation models, 15th North American Mine Ventilation Symp., 2015. — P. 1 – 8.
15. Hansen R. Proposed design fire scenarios for underground hard rock mines, J. Sustainable Min., 2022, Vol. 21, No. 4. — P. 261 – 277.
16. Hu D., Li Z., Wang H., Xu H., and Miao C. Smoke dispersion test and emergency control plan of fire in mine roadway during downward ventilation, Scientific Reports, 2023, Vol. 13, No. 1. — 3683.
17. Шалимов А. В., Попов М. Д. Влияние тепловых факторов на величину аэродинамического сопротивления горной выработки // Горн. эхо. — 2023. — № 3. — С. 142 – 148.
18. Versteeg H. K. and Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method, Pearson Education, 2007. — 503 p.
19. Hansen R. Study of heat release rates of mining vehicles in underground hard rock mines, Doctoral dissertation, Mälardalen University, 2015.
20. Левин Л. Ю., Семин М. А., Зайцев А. В. Разработка математических методов прогнозирования микроклиматических условий в сети горных выработок произвольной топологии // ФТПРПИ. — 2014. — № 2. — С. 154 – 161.
21. Шалимов А. В. Численное моделирование газовоздушных потоков в экстремальных ситуациях и аварийных режимов проветривания рудников и шахт // ФТПРПИ. — 2011. — № 6. — С. 84 – 92.
УДК 622.45
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СВЕРХДЛИННОЙ УГОЛЬНОЙ ЛАВЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СТРУЙНОГО ВЕНТИЛЯТОРА НА ОЧИСТНОМ КОМБАЙНЕ
С. А. Павлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: pavlov_s_a@inbox.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Приведены результаты исследования влияния работы струйного вентилятора, установленного на очистном комбайне, на изменение параметров аэродинамического сопротивления выемочного участка, концентрации метана и угольной пыли. Исследования проводились в программном комплексе Ansys Fluent, на основании натурных данных, полученных в угольных шахтах Кузбасса. Объектом исследования служила пылегазовоздушная атмосфера сверхдлинных угольных лав протяженностью 400 м с мощностью вынимаемого пласта 2.4 и 3.7 м. Выявлено, что применение струйного вентилятора способно снизить аэродинамическое сопротивление выемочного участка до 35 %, что позволяет увеличить на 24 % количество подаваемого в лаву воздуха без увеличения мощности на главных вентиляционных установках. Поток воздуха, исходящий из струйного вентилятора, способствует устранению застойных метановоздушных зон вблизи работающего комбайна и снижает концентрацию угольной пыли на рабочих местах машинистов на 13.8 – 36.7 %.
Шахта, очистной забой, сверхдлинная лава, очистной комбайн, струйный вентилятор, аэродинамическое сопротивление, механизированная крепь, концентрация метана, угольная пыль
DOI: 10.15372/FTPRPI20240413
EDN: YYDAQC
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Старков Л. И., Земсков А. Н., Кондрашев П. И. Развитие механизированной разработки калийных руд. — Пермь: ПГТУ, 2007. — 519 с.
2. De Vilhena Costa L. Cost-saving electrical energy consumption in underground ventilation by the use of ventilation on demand, J. Margarida da Silva, Min. Technol., 2020, Vol. 129, No. 1. — P. 1 – 8.
3. Hardcastle S. G., Gangal M. K., and Leung E. Green and economic mine ventilation with an integrated air management system, Proc. 7th Int. Symp. on Mine Planning and Equipment Selection, 1998, Balkema, Rotterdam. — P. 785 – 793.
4. Wallace K., Prosser B., Stinnette J. D. The practice of mine ventilation engineering, Int. J. Min. Sci. and Technol., 2015, Vol. 25, Iss. 2. — P. 165 – 169.
5. Мешков А. А., Волков М. А., Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В. О рекордной длине и производительности очистного забоя шахты им. В. Д. Ялевского // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 4 – 7.
6. Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В., Никольский А. М. Обоснование оптимальной длины и производительности очистного забоя при отработке мощного угольного пласта шахты “Талдинская-Западная-1” // Уголь. — 2019. — № 3. — С. 50 – 54.
7. Калинин С. И., Роут Г. Н., Игнатов Ю. М., Черданцев А. М. Обоснование суточной добычи угля из лавы длиной 400 м в условиях шахты им. В. Д. Ялевского // Вестн. КузГТУ. — 2018. — № 5 (129). — С. 27 – 35.
8. Абрамов Ф. А., Герцен Б. Е., Соболевский В. В., Шевелев Г. А. Аэрогазодинамика выемочного участка. — Киев: Наук. думка, 1972. — 234 с.
9. Павлов С. А. Интенсификация проветривания сверхдлинных угольных лав при использовании струйного вентилятора, установленного на очистном комбайне // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 2. — С. 216 – 222.
10. Пат. 2701900 C2 РФ. Способ вентиляции угольной лавы / А. М. Красюк, И. В. Лугин, С. А. Павлов, и др. // Опубл. в БИ. — 2019. — № 28.
11. Филин А. Э. Метод пульсирующей вентиляции для дезинтеграции скоплений метана в горных выработках угольных шахт // ГИАБ. — 2006. — № S5. — С. 255 – 261.
12. Александров С. Н., Булгаков Ю. Ф., Яйло В. В. Охрана труда в угольной промышленности. — Донецк: РИА ДонНТУ, 2012. — 480 с.
13. Ушаков К. З., Каледина Н. О., Кирин Б. Ф. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. — М.: МГГУ, 2002. — 487 с.
14. Айруни А. Т., Клебанов Ф. С., Смирнов О. В. Взрывоопасность угольных шахт. — М.: Изд-во. “Горное дело” ООО “Киммерийский центр”, 2011. — 264 с.
15. Костеренко В. Н., Тимченко А. Н. Факторы, оказывающие влияние на возникновение взрывов газа метана и угольной пыли в шахтах // ГИАБ. — 2011. — № 7. — С. 368 – 377.
16. Уварова В. А. О причинах отравлений при крупных авариях на угольных шахтах // Технологии техносферной безопасности. — 2012. — № 6 (46). — С. 1 – 7.
17. Филин А. Э. Классификация горных выработок по степени опасности возникновения скоплений метана // Тематическое приложение “Метан” к ГИАБ. — 2005. — С. 223 – 229.
18. Филин А. Э. Механизм разрушения скоплений метана в горных выработках // Тематическое приложение “Метан” к ГИАБ. — 2005. — С. 229 – 238.
19. Ушаков К. З. Рудничная вентиляция. ― М.: Недра, 1988. ― 440 с.
20. Павлов С. А. Способ снижения концентрации метана в сверхдлинной угольной лаве с использованием струйного вентилятора, установленного на очистном комбайне // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2023. — Т. 2. — № 1. — С. 186 – 193.
21. Бюллетень “Состояние условий труда работников, осуществляющих деятельность по сельскому хозяйству, охоте, лесному хозяйству, добыче полезных ископаемых, в обрабатывающих производствах, по производству и распределению электроэнергии, газа и воды, в строительстве, на транспорте и в связи Российской Федерации в 2015 году”. Т. 1. — М.: Федеральная служба государственной статистики (Росстат), Главный межрегиональный центр (ГМЦ), опубликовано 25.04.2016. — 106 с.
22. ГН 2.2.5.3532-18 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны”, утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 13 февраля 2018 года № 25. — 176 с.
23. ГОСТ Р ИСО 7708-2006 Качество воздуха. Определение гранулометрического состава частиц при санитарно-гигиеническом контроле. Дата введения 01.11.2006. — М.: Науч.-исслед. центр контроля и диагностики техн. систем, 2006. — 16 с.
24. Нецепляев М. И., Любимова А. И., Петрухин П. М. и др. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. — М.: Недра, 1992. — 298 с.
25. Нецепляев В. И., Петрухин П. М., Кравець В. М. Гидрозащита от взрывов угольной пыли в шахтах. — Киев: Техника, 1980. — 131 с.
26. Петрухин П. М., Нецепляев М. И., Киреев А. М. Предупреждение взрывов угольной пыли в конвейерных выработках // Совр. способы борьбы с пылью. — Донецк: ЦБТИ МУП УССР – МакНИИ, 1967. — С. 60 – 62.
27. Chandan I. S. and Singhal R. K. Dust Suppression in Mines, Colliery Guardian, 1965, Vol. 210, No. 5413. — P. 91 – 95.
28. Качан В. Н., Саранчук В. И., Данилов А. Т. Предупреждение взрывов угольной пыли в глубоких шахтах. — Киев: Техника, 1990. — 120 с.
29. Стуканов В. И., Иванов В. Н., Логинов С. М. Очистка рудничного воздуха от пыли при конвейерной доставке руды // Вентиляция шахт и рудников. — Л., 1983. — Вып. 10. — С. 84 – 87.
30. Johan-Essex V., Keles C., Rezaee M., Scaggs-Witte M., and Sarver E. Respirable coal mine dust characteristics in samples collected in central and northern Appalachia, Int. J. Coal Geol., 2017, Vol. 182. — P. 85 – 93.
31. Korneva M. V. and Korshunov G. I. Assessment of the dust load on the respiratory organs of workers in coal mines, taking into account the dispersed composition of the dust aerosol, Scientific Reports on Resource Issues, 2017, Vol. 1. — P. 416 – 421.
32. Organiscak J.A. Page S. J., Cecala A. B., and Kissell F. N. Surface mine dust control, In: Kissell FN, ed. Handbook for dust control in mining. Pittsburgh, PA: U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, DHHS (NIOSH) Publication, 2003, No. 147. — P. 73 – 81.
33. Pope C. A., Burnett R. T., Thun M. J., Calle E. E., Krewski D., Ito K., and Thurston G. D. Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution, JAMA, 2002, No. 287 (9). — P. 1132 – 1141.
34. Батурин О. В., Батурин Н. В., Матвеев В. Н. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent. — Самара: СГАУ, 2009. — 151 с.
35. Кобылкин А. С. Исследования пылераспределения в очистном забое у комбайна // ГИАБ. — 2020. — № 6-1. — С. 65 – 73.
ГОРНАЯ ИНФОРМАТИКА
УДК 622.2: 004.9
ЦИФРОВЫЕ ГОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ НА ПРИМЕРЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ MINEFRAME
С. В. Лукичев, О. В. Наговицын
Горный институт КНЦ РАН,
Е-mail: s.lukichev@ksc.ru, o.nagovitsyn@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Рассмотрена актуальная проблема цифровой трансформации горного производства по импортозамещению и созданию безбарьерной технологии работы с цифровыми данными и моделями объектов горной технологии для решения комплекса геологических, маркшейдерских и технологических задач. Важным элементом создания безбарьерной технологии является формирование единого виртуального цифрового пространства, решающего проблему конвертирования данных, возникающую при одновременном использовании в цифровой технологии программных продуктов, построенных на разных объектных моделях. Реализовать такую технологию можно путем формирования цифровой платформы, содержащей базовый функционал для работы с моделями объектов в виртуальном пространстве и API-функции для интеграции создаваемых инструментов в это цифровое виртуальное пространство. В наибольшей степени требованиям цифровой платформы удовлетворяют программные продукты класса горно-геологических информационных систем, в цифровом пространстве которых создаются 3D-модели и решаются базовые горно-геологические задачи. Сформулированы основные требования к функциональности данной цифровой платформы и описано текущее состояние работ по ее организации на базе горно-геологической информационной системы (ГГИС) MINEFRAME, которые осуществляются силами Горного института КНЦ РАН и ООО “Лаборатория МАЙНФРЭЙМ”.
Цифровые горные технологии, цифровая трансформация, горно-геологическая информационная система, 3D-модели, цифровая платформа, рабочее место, импортозамещение, технологический стек, функционал
DOI: 10.15372/FTPRPI20240414
EDN: ZCKBNE
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли // Горн. пром-сть. — 2022. — (5). — P. 74 – 78.
2. Кортенко Л. В. Информационные системы управления оперативной производственной безопасностью горных предприятий // Вестн. Омского ун-та. Серия “Экономика”. — 2021. — Т. 19. — № 2. — С. 48 – 55.
3. Капутин Ю. Е., Ежов А. И., Хенли С. Геостатистика в горно-геологической практике. — Апатиты: КНЦ РАН, 1995. — 191 с.
4. Корниенко А. В., Шишкин А. С. Автоматизация маркшейдерского обеспечения горных работ в ГГИС MINEFRAME // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2017. — № 14. — С. 303 – 305.
5. Исмагилов Р. И., Гриник А. В., Догадин А. И., Мельников В. М., Лебедев А. Г., Шмонов А. М., Герасимов А. В., Кабелко С. Г., Невлютов Т. Н. Цифровой карьер: использование горно-геологической информационной системы при планировании горных работ // Горн. пром-сть. — 2022. — № 3. — С. 52 – 60.
6. Лаптев В. В., Гурин К. П. Учет технологических и горно-геологических ограничений и при автоматизированном планировании подземных горных работ // ФТПРПИ. — 2023. — № 3. — С. 159 – 166.
7. Наговицын Г. О. Краткосрочное планирование открытых горных работ в горно-геологической информационной системе MINEFRAME // Горн. пром-сть. — 2023. — № 5S. — С. 130 – 134.
8. Андреева Л. И. Методический подход к определению сроков эксплуатации и цены владения карьерными экскаваторами в условиях горнорудных карьеров // Горное оборудование и электромеханика. — 2023. — № 5 (169). — С. 61 – 67.
9. Басаргин А. А. Интеграция информационных и горнодобывающих технологий для развития интеллектуальных шахт // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2022. — Т. 1. — С. 93 – 98.
10. Воронов Ю. Е., Воронов А. Ю., Дубинкин Д. М., Максимова О. С. Диспетчеризация в карьерных экскаваторно-автомобильных комплексах с беспилотным транспортом // Уголь. — 2023. — № 9 (1171). — С. 75 – 83.
11. Маликов Ю. О., Васильев В. А. От “Талнаха” — к “Горизонту” // Горн. пром-сть. — 2021. — № 4. — С. 42 – 46.
12. Попов М. Д., Кормщиков Д. С., Семин М. А., Левин Л. Ю. Расчет устойчивости воздушных потоков в горных выработках по фактору тепловой депрессии в аналитическом комплексе “Аэросеть” // Безопасность труда в пром-сти. — 2020. — № 10. — С. 24 – 32.
13. Дмитриев С. В., Семенова И. Э., Шестов А. А. Развитие CAE-системы численного моделирования НДС SIGMA GT // Горн. пром-сть. — 2023. — № 5S. — P. 135 – 141.
14. Наговицын О. В., Лукичев С. В. Темпоральный подход к моделированию объектов горной технологии // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 186 – 192.
УДК 622.85:622.271.45:550.814
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Ю. П. Галченко, Ю. А. Озарян, Т. В. Кожевникова, В. Е. Окладников
Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: schtrek33@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Институт горного дела ДВО РАН — обособленное подразделение ХФИЦ ДВО РАН,
E-mail: ozaryanigd@gmail.com, ул. Тургенева 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Вычислительный центр ДВО РАН – обособленное подразделение ХФИЦ ДВО РАН,
E-mail: ktvsl@mail.ru, ул. Ким Ю Чена, 65, 680000, г. Хабаровск, Россия
Предложена методика анализа спутниковых снимков для мониторинга состояния поверхности объектов согласно данным дистанционного зондирования Земли. Представлены результаты исследований по разработке алгоритма выделения объектов размещения горнопромышленных отходов. В качестве исходных данных рассмотрены снимки территорий юга Дальнего Востока со спутников Sentinel 2, Landsat 5 – 8. На базе облачной платформы Earth Engine рассчитано значение вегетационного индекса для каждого пикселя с помощью функции нормализованной разности и создана исследуемая область посредством стандартного инструмента. Для преобразования пикселей в площадь использован метод reduce. Разработанный метод актуален для мониторинга различных объектов (хвостохранилищ, карьеров, отвалов и т. д.), находящихся в разных стадиях развития.
Алгоритм, отходы, спутниковый снимок, дистанционное зондирование Земли, рекультивация, нарушенные земли, геоинформационная система, вегетационный индекс
DOI: 10.15372/FTPRPI20240415
EDN: ZDBAQY
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гарифзянов Р. Д., Батракова Г. М. Идентификация и оценка экологического состояния территорий размещения отходов методом дешифрования космических снимков // Вестн. ПНИПУ. Прикл. экология. Урбанистика. — 2014. — № 3 (15). — С. 86 – 95.
2. Иванов А. В., Стриженок А. В., Супрун И. К. Методы дешифрирования геоэкологических условий территорий горнопромышленных комплексов на основании данных дистанционного зондирования земли // Геология и Геофизика Юга России. — 2019. — Т. 9. — №. 4. — С. 102 – 110.
3. Ямашкин С. А., Ямашкин А. А. Повышение эффективности процесса интерпретации данных дистанционного зондирования Земли за счет анализа дескрипторов окрестности // Инженерные технологии и системы. — 2018. — Т. 28. — №. 3. — С. 352 — 365.
4. Корихин Н. Н., Ковязин В. Ф. Необходимость применения искусственного интеллекта для обработки данных дистанционного зондирования Земли // Актуальные проблемы лесного комплекса. — 2023. — №. 64. — С. 61 – 66.
5. Li K., Wan G., Cheng G., Meng L., and Han J. Object detection in optical remote sensing images: A survey and a new benchmark, ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing, 2020, Vol. 159. — С. 296 – 307.
6. MacDonald E., Jacoby D., and Coady Y. MineSegSAT: An automated system to evaluate mining disturbed area extents from Sentinel-2 imagery, Environ. Sci. Proc., 2024.
7. abłońska K., Maksymowicz M., Tanajewski D., Kaczan W., Zięba M., and Wilgucki M. MineCam: Application of combined remote sensing and machine learning for segmentation and change detection of mining areas enabling multi-purpose monitoring, Remote Sensing, 2024, Vol. 16, No. 6. — С. 955.
8. Ren Z., Wang L., and He Z. Open-pit mining area extraction from high-resolution remote sensing images based on EMANet and FC-CRF, Remote Sensing, 2023, Vol. 15, No. 15. — С. 3829.
9. Werner T. T., Mudd G. M., Schipper A. M., Huijbregt M. A. J., Taneja L., and Northey S. A. Global-scale remote sensing of mine areas and analysis of factors explaining their extent, Global Environmental Change, 2020, Vol. 60. — С. 102007.
10. Мусина Г. А., Ожигин Д. С., Ожигина С. Б. Экологический мониторинг на основе снимков, полученных с помощью беспилотных летательных аппаратов // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2019. — Т. 4. — №. 2. — С. 196 – 204.
11. Миков Л. С., Счастливцев Е. Л., Андроханов В. А. Оценка эффективности рекультивации на участках разреза “Назаровский” с помощью данных дистанционного зондирования // ГИАБ. — 2023. — № 1. — С. 70 – 83.
12. Wei L., Yuan Z., Zhong Y., Yang L., Hu X., and Zhang Y. An improved gradient boosting regression tree estimation model for soil heavy metal (Arsenic) pollution monitoring using hyperspectral remote sensing, Appl. Sci., 2019, Vol. 9, No. 9. — С. 1943.
13. Orimoloye I. R. and Ololade O. O. Spatial evaluation of land-use dynamics in gold mining area using remote sensing and GIS technology, Int. J. Env. Sci. Technol., 2020, Vol. 17. — С. 4465 – 4480.
14. Cetin M. S., Isik P. O., Bilge O. G., Senyel K. M. A., Kucukpehlivan T., and Cabuk A. Examination of the change in the vegetation around the Kirka Boron mine site by using remote sensing techniques, Water, Air, Soil Pollut., 2022, Vol. 233, No. 7. — С. 254.
15. Ozaryan Y. A., Kozhevnikova T. V., and Manzhula I. S. Information and computational technologies for research of natural recovery of vegetation cover, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing, 2021, Vol. 895, No. 1. — С. 012035.
16. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Природоподобная технология комплексного освоения недр — проблемы и перспективы. — М.: Научтехлитиздат, 2020. — 367 с.
17. Google Earth Engine Google for Developers [Электронный ресурс]. URL: https://developers.google.com/earth-engine (дата обращения: 13.02.2024).
18. Reducer Overview Google Earth Engine | Google for Developers [Электронный ресурс]. URL: https://developers.google.com/earth-engine/guides/reducers_intro (дата обращения: 13.02.2024).
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 622.7, 553.556 : 622.353.4.004
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ И ОБОРОТНЫХ ВОД ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ АДСОРБЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД ХОЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
К. К. Размахнин, Л. В. Шумилова, И. Б. Размахнина
Читинский филиал Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: igdranchita@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672032, г. Чита, Россия
ФГАУ Научно-исследовательский институт “Центр экологической и промышленной политики”,
пер. Стремянный, 38, 115054, г. Москва, Россия
Установлена возможность обогащения цеолитсодержащих пород Холинского месторождения с целью получения высококачественных сорбентов для очистки сточных и оборотных вод от загрязняющих примесей, предложена схема обогащения. Представлен минеральный состав и приведены результаты электромагнитной и электростатической сепараций цеолитсодержащих пород Холинского месторождения. Разработана схема адсорбционной установки непрерывного действия на основе применения цеолитсодержащих пород. На примере модельного раствора исследована сорбционная способность исходных и обогащенных цеолитсодержащих пород Холинского месторождения. Приведены результаты сорбции мышьяка цеолитсодержащими породами. Дана сравнительная оценка эффективности применения цеолитсодержащих пород для очистки модельного раствора сточных вод от примесей мышьяка, фтора, цинка, свинца, никеля и хрома. Оценена перспектива применения цеолитсодержащих пород для очистки сточных вод горнопромышленных предприятий от основных загрязняющих примесей. Полученные показатели очистки вод характеризуются как достаточно высокие и позволяют обеспечить необходимый уровень качества стоков.
Цеолитсодержащие породы, Холинское месторождение, очистка, сточные и оборотные воды, мышьяк, сорбция, наилучшие доступные технологии, обогащение, сорбционная установка
DOI: 10.15372/FTPRPI20240416
EDN: TSKTCY
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сабитова А. Н., Зейтенгазина Ж. Р. Очистка сточных вод гуминовыми веществами из угля от тяжелых металлов // Вестн. КазГЮИУ. — 2021. — № 1 (49). — С. 188 – 193.
2. Almeida R., Couto J. M. D., Gouvea R. M., and Oroski F. D. Waste management and research, 2020, Vol. 38, No. 10. — 1119.
3. Николаева Л. А., Недзвецкая Р. Я. Очистка сточных вод промышленных предприятий на основе биосорбционной технологии // Теплоэнергетика. — 2012. — № 3. — С. 78.
4. Джапарова Ш., Муктар Кызы М., Абдыкадыр Уулу Ы. Очистка сточных вод адсорбентом из углей Кыргызстана // Изв. Ошского технологического ун-та. — 2023. — № 1. — С. 110 – 114.
5. Самбурский Г. А., Устинова О. В., Леонтьева С. В. Особенности стандартизации химических реагентов для подготовки питьевой воды (на примере коагулянта полиоксихлорида алюминия) // Водоснабжение и санитарная техника. — 2020. — № 1. — С. 15 – 22.
6. Николаева Л. А. Ресурсосбережение в технологии очистки сточных вод промышленных предприятий // Энергоресурсоэффективность и энергосбережение: сб. науч. тр. — 2014. — С. 102 – 106.
7. Reis B. G., Silveira A. L., Lebron Y. A. R., and Moreira V. R. Process safety and environmental protection, 2020, Vol. 143. — P. 121.
8. Размахнин К. К. Обоснование и разработка технологий обогащения и модификации цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 148 – 157.
9. Шумилова Л. В., Размахнин К. К., Хатькова А. Н. Научное обоснование и разработка экологически чистых безотходных технологий переработки природного и техногенного минерального сырья. — Чита: ЗабГУ, 2023. — 296 с.
10. Keyikoglu R., Karatas O., and Rezania H. Separation and purification technology, 2021, Vol. 259. — 118182.
11. Старостин А. Г., Федотова О. А., Кобелева А. Р. Очистка сточных вод от мелкодисперсных частиц на гидроциклоне // Вестн. ПИПУ. Хим. технология и биотехнология. — 2020. — № 1. — С. 99 – 112.
12. Кадер Д. М., Алексеева Н. В. Влияние рабочих параметров и характеристик мембран на производительность аппарата обратного электродиализа // Южно-Сибирский науч. вестн. — 2019. — № 2. — С. 161 – 168.
13. Xiaolu Liu, Ran Ma, and Xiangxue Wang. Graphene oxide-based materials for efficient removal of heavy metal ions from aqueous solution, Areview Env. Pollution, 2019, Vol. 252, Part A. — P. 62 – 73.
14. Gubari M. Q., Zwain H. M., Al-Zahiwat M. M., and Alekseeva N. V. Characteristics of the MK-40 and MA-40 membranes for industrial wastewater treatment — A review, Ecological Eng. Env. Technol., 2021, Vol. 21, No. 1. — P. 39 – 50.